适用于整车能量管理与热管理的协同控制方法、装置及产品与流程

本技术涉及车辆控制的，尤其涉及一种适用于整车能量管理与热管理的协同控制方法、装置及产品。

背景技术：

1、在新能源汽车产业中，电动汽车的整车能效、动力安全性与乘员乘坐舒适性是衡量车辆综合性能的核心指标。电动汽车的整车能量管理与热管理存在强耦合关系：一方面，空调压缩机、ptc加热器等热管理负载是除驱动系统外的主要耗电部件，其运行策略直接影响整车能耗与续驶里程；另一方面，动力电池的可用充放电功率与内阻产热均与电芯温度密切相关，电池与驱动电机的温度状态又反过来约束整车的功率分配能力。因此，如何将整车的能量管理与热管理进行整车级协同控制，以提升电动汽车的能效和安全性，是亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种适用于整车能量管理与热管理的协同控制方法、装置及产品，用以达到对整车能量管理与热管理进行整车级协同控制，以提升电动汽车的能效和安全性的效果。

2、第一方面，本技术实施例提供一种适用于整车能量管理与热管理的协同控制方法，包括：

3、获取车辆运行过程中的多源异构运行信号，并根据多源异构运行信号构建整车状态向量；其中，多源异构运行信号至少包括母线电流信号、电芯温度信号以及冷却介质温度信号；

4、根据在整车状态向量中检测到的电流阶跃事件，确定阶跃时刻的电压差与电流差的比值，将比值记作电池等效内阻；

5、根据多源异构运行信号以及电池等效内阻，确定预设灰箱热电耦合模型中的等效参数；

6、根据整车状态向量以及等效参数，利用分层双时间尺度深度模型，生成热管理执行器的设定值增量以及负载功率上限；

7、根据设定值增量以及负载功率上限，生成执行器控制指令，以控制热管理执行器运行。

8、在一种可能的实施方式中，确定阶跃时刻的电压差与电流差的比值，包括：

9、根据预设时钟节拍，计算相邻采样点下动力电池母线电流的差值；

10、在动力电池母线电流的差值大于预设幅值阈值时，将第一个采样点对应的采样时刻记作阶跃时刻，并对相邻采样点的数量进行计数，确定对应的阶跃时长；

11、在阶跃时长小于预设时长阈值时，获取阶跃时刻前后预设数量个采样点对应的动力电池母线电压以及动力电池母线电流；

12、根据预设数量个采样点中相邻两个采样点对应的动力电池母线电压的母线电压差值，以及动力电池母线电流的母线电流差值，并分别对母线电压差值以及母线电流差值进行平均值计算；

13、根据母线电压差值以及母线电流差值的平均值计算结果，确定阶跃时刻的电压差与电流差的比值。

14、在一种可能的实施方式中，根据多源异构运行信号以及电池等效内阻，确定预设灰箱热电耦合模型中的等效参数；包括：

15、根据预设时钟节拍，对灰箱热电耦合模型进行离散化处理；

16、根据离散化处理结果，在滑动数据窗口上，根据多源异构运行信号以及电池等效内阻，构建关于电压、电流以及温度的观测序列；其中，观测序列包括回归向量以及待辨识参数向量；

17、构建协方差矩阵，采用带遗忘因子的递推最小二乘法，更新待辨识参数向量以及协方差矩阵；

18、根据更新后待辨识参数向量，确定预设灰箱热电耦合模型中的等效参数。

19、在一种可能的实施方式中，更新待辨识参数向量以及协方差矩阵的过程中，方法还包括：

20、将更新过程中协方差矩阵的迹，记作参数估计协方差总量度量；

21、将参数估计协方差总量度量与协方差矩阵的迹的初始值进行归一化运算，将归一化运算的结果记作参数收敛程度相对度量；

22、在参数收敛程度相对度量小于预设归一化上限时，判定等效参数可信；

23、在参数收敛程度相对度量大于或等于预设归一化上限时，判定等效参数不可信，并将预设灰箱热电耦合模型中的等效参数设定为初始参数。

24、在一种可能的实施方式中，分层双时间尺度深度模型中至少包括上层热协调智能体以及下层执行控制智能体，根据整车状态向量以及等效参数，利用分层双时间尺度深度模型，生成热管理执行器的设定值增量以及负载功率上限，包括：

25、提取整车状态向量中的低频特征；

26、根据低频特征、等效参数以及导航预取信息，利用上层热协调智能体，确定热管理协调变量，其中，热管理协调变量至少包括动力电池中各冷却回路的回路拓扑模式以及对应的回路目标温度带中心值；

27、根据整车状态向量以及热管理协调变量，利用下层执行控制智能体，生成热管理执行器的设定值增量以及负载功率上限，其中，负载功率上限为动力电池可用放电功率约束下热管理执行器的负载上限，动力电池可用放电功率约束由热管理协调变量确定。

28、在一种可能的实施方式中，方法还包括：

29、利用上层热协调智能体输出的有界奖励权重调制系数，对标定的工况簇基础权重进行叠加，生成奖励权重；

30、根据多源异构运行信号以及奖励权重，构建多目标奖励函数；

31、将多目标奖励函数作为局部奖励，构建下层执行控制智能体的即时奖励，以引导下层执行控制智能体输出热管理执行器的设定值增量以及负载功率上限。

32、第二方面，本技术实施例提供一种适用于整车能量管理与热管理的协同控制装置，包括：

33、信号获取模块，用于获取车辆运行过程中的多源异构运行信号，并根据多源异构运行信号构建整车状态向量；其中，多源异构运行信号至少包括母线电流信号、电芯温度信号以及冷却介质温度信号；

34、内阻确定模块，用于根据在整车状态向量中检测到的电流阶跃事件，确定阶跃时刻的电压差与电流差的比值，将比值记作电池等效内阻；

35、参数确定模块，用于根据多源异构运行信号以及电池等效内阻，确定预设灰箱热电耦合模型中的等效参数；

36、生成模块，用于根据整车状态向量以及等效参数，利用分层双时间尺度深度模型，生成热管理执行器的设定值增量以及负载功率上限；

37、生成模块还用于根据设定值增量以及负载功率上限，生成执行器控制指令，以控制热管理执行器运行。

38、在一种可能的实施方式中，内阻确定模块包括：

39、计算子模块，用于根据预设时钟节拍，计算相邻采样点下动力电池母线电流的差值；

40、计数子模块，用于在动力电池母线电流的差值大于预设幅值阈值时，将第一个采样点对应的采样时刻记作阶跃时刻，并对相邻采样点的数量进行计数，确定对应的阶跃时长；

41、获取子模块，用于在阶跃时长小于预设时长阈值时，获取阶跃时刻前后预设数量个采样点对应的动力电池母线电压以及动力电池母线电流；

42、计算子模块还用于根据预设数量个采样点中相邻两个采样点对应的动力电池母线电压的母线电压差值，以及动力电池母线电流的母线电流差值，并分别对母线电压差值以及母线电流差值进行平均值计算；

43、确定子模块，用于根据母线电压差值以及母线电流差值的平均值计算结果，确定阶跃时刻的电压差与电流差的比值。

44、在一种可能的实施方式中，参数确定模块包括：

45、离散化子模块，用于根据预设时钟节拍，对灰箱热电耦合模型进行离散化处理；

46、观测序列子模块，用于根据离散化处理结果，在滑动数据窗口上，根据多源异构运行信号以及电池等效内阻，构建关于电压、电流以及温度的观测序列；其中，观测序列包括回归向量以及待辨识参数向量；

47、更新子模块，用于构建协方差矩阵，采用带遗忘因子的递推最小二乘法，更新待辨识参数向量以及协方差矩阵；

48、参数子模块，用于根据更新后待辨识参数向量，确定预设灰箱热电耦合模型中的等效参数。

49、在一种可能的实施方式中，更新待辨识参数向量以及协方差矩阵的过程中，参数确定模块还包括：

50、度量子模块，用于将更新过程中协方差矩阵的迹，记作参数估计协方差总量度量；

51、度量子模块还用于将参数估计协方差总量度量与协方差矩阵的迹的初始值进行归一化运算，将归一化运算的结果记作参数收敛程度相对度量；

52、判定子模块，用于在参数收敛程度相对度量小于预设归一化上限时，判定等效参数可信；

53、判定子模块还用于在参数收敛程度相对度量大于或等于预设归一化上限时，判定等效参数不可信，并将预设灰箱热电耦合模型中的等效参数设定为初始参数。

54、在一种可能的实施方式中，分层双时间尺度深度模型中至少包括上层热协调智能体以及下层执行控制智能体，生成模块包括：

55、提取子模块，用于提取整车状态向量中的低频特征；

56、变量确定子模块，用于根据低频特征、等效参数以及导航预取信息，利用上层热协调智能体，确定热管理协调变量，其中，热管理协调变量至少包括动力电池中各冷却回路的回路拓扑模式以及对应的回路目标温度带中心值；

57、生成子模块，用于根据整车状态向量以及热管理协调变量，利用下层执行控制智能体，生成热管理执行器的设定值增量以及负载功率上限，其中，负载功率上限为动力电池可用放电功率约束下热管理执行器的负载上限，动力电池可用放电功率约束由热管理协调变量确定。

58、在一种可能的实施方式中，生成模块还用于利用上层热协调智能体输出的有界奖励权重调制系数，对标定的工况簇基础权重进行叠加，生成奖励权重；

59、该装置还包括：

60、奖励函数模块，用于根据多源异构运行信号以及奖励权重，构建多目标奖励函数；

61、奖励函数模块还用于将多目标奖励函数作为局部奖励，构建下层执行控制智能体的即时奖励，以引导下层执行控制智能体输出热管理执行器的设定值增量以及负载功率上限。

62、第三方面，本技术实施例提供一种电子设备，包括：存储器，处理器；

63、存储器存储计算机执行指令；

64、处理器执行存储器存储的计算机执行指令，使得处理器执行如上第一方面和/或第一方面各种可能的实施方式。

65、第四方面，本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，计算机执行指令被处理器执行时用于实现如上第一方面和/或第一方面各种可能的实施方式。

66、第五方面，本技术实施例提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面和/或第一方面各种可能的实施方式。

67、本技术实施例提供的适用于整车能量管理与热管理的协同控制方法、装置及产品，通过获取车辆运行过程中的多源异构运行信号并构建整车状态向量，能够对车辆电、热等运行信息进行统一表征，进而为协同控制提供全面的状态输入；通过基于电流阶跃事件确定电池等效内阻，并结合多源异构运行信号，对预设灰箱热电耦合模型中的等效参数进行更新，能够增强模型对电池老化、环境变化及工况波动的适应能力，进而降低参数漂移对控制精度的不利影响；通过利用分层双时间尺度深度模型，生成热管理执行器的设定值增量以及负载功率上限，能够兼顾功率快速响应与温度慢动态约束，进而提高控制收敛性并抑制策略振荡；通过根据设定值增量以及负载功率上限生成执行器控制指令，能够实现对热管理执行器的协同调节，用以达到对整车能量管理与热管理进行整车级协同控制，以提升电动汽车的能效和安全性的效果。