CN113054832B - 一种新能源汽车电源***及分配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种新能源汽车电源***及分配方法，涉及新能源技术领域。本***包括三相PWM双向整流单元、第一双有源桥DC/DC变换单元、第二双有源桥DC/DC变换单元、第三双有源桥DC/DC变换单元、BOOST升压变换单元、新能源输入接口、超级电容、电动汽车发电机、220V交流电压、12V直流电压输出插排；车载能源路由器的电源分配中能源分配***策略可以实时的根据超级经过多目标算法分配后的盈余和缺口通过多反馈回路来调节电容和锂电池的SOC让两者尽可能保持大致相等来延长续航能力和车载锂电池的使用寿命，根据两个电源的SOC可以控制屏蔽新能源的一部分输入来对电源进行过充保护。

Description

一种新能源汽车电源***及分配方法
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，尤其涉及一种新能源汽车电源***及分配方法。
背景技术
随着国家对清洁能源的推崇，对无污染可持续的新能源的大力扶持，电动汽车的兴起成为了必然，电动汽车正在逐步代替传统的燃油车，但是电动汽车由于车载锂电池的限制大都续航能力不足，接入新能源来增加续航是一种解决方案，但是由于较早的电动汽车在新能源和电动汽车锂电池结合方面无法实现能量合理分配，能源的利用率不高。
能源路由器这一概念最早是能源互联网中提出并成功运用，在能源互联网中能源路由器是融合电网信息物理***的具有计算、通信、精确控制、远程协调、自治，以及即插即用的接入通用性的智能体。将能源路由器从高电压运用到低电压，从能源互联网运用到车载微电网，实能源的高效利用提高了能源的利用率，同时由于能源路由器具有多端口可以进行对端口功能的自主定义，增加了能源路由器的实用性也从另一个层面丰富了能量流动增加了续航。
多目标规划为车载能源路由器的电源分配提供了一种解决思路，衡量一个方案的好坏往往难以用一个指标来判断，而需要用多个目标来比较，而这些目标有时不甚协调，甚至是矛盾的，多目标算法就可以同时兼顾这些问题来进行多方面的考虑，多目标算法缺点在于多目标的最优解至今尚无一种令人满意的定义，多目标规划还处于不断发展的状态中。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种新能源汽车电源***及分配方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一方面，一种新能源汽车电源***，包括三相PWM双向整流单元、第一双有源桥DC/DC 变换单元、第二三相PWM双向整流单元、第二双有源桥DC/DC变换单元、BOOST升压变换单元、新能源输入接口、超级电容、汽车电动机、USB直流接口、交流设备接口；
所述三相PWM双向整流单元输入端与所述BOOST升压变换单元相连接，所述交流设备接口与所述三相PWM双向整流单元输出端相连接；所述第一双有源桥DC/DC变换单元的输入端与BOOST升压变换单元相连接，所述第一双有源桥DC/DC变换单元输出端与超级电容连接，所述第二三相PWM双向整流单元输入端与BOOST升压变换单元相连接，第二三相PWM双向整流单元输出端与汽车电动机连接，所述第二双有源桥DC/DC变换单元输出端与USB直流接口连接，所述新能源输入接口与BOOST升压变化单元的输入端相连接；
另一方面，一种新能源汽车电源分配方法，根据前述一种新能源汽车电源***实现，包括以下步骤：
步骤1：以新能源汽车的经济指标，能量利用率，人体舒适度建立以时间t为因变量的车载能源路由器多目标优化函数F(t)：
Figure GDA0003687352400000021
所述经济指标f1(p1,p2)为：
Figure GDA0003687352400000022
α大于0为经济指标系数
所述能量利用率f2(p1,p2,p3,p4,p5)为：
Figure GDA0003687352400000023
β大于0为能量利用率系数
所述人体舒适度：
Figure GDA0003687352400000024
χ大于0为体感舒适利用率系数。
所述的pzr,pzc为新能源汽车电源***输入总功率和新能源汽车电源***输出总功率。
pzr＝p1+p2
pzc＝p3+p4+p5
其中p1,p2,p3,p4,p5分别为新能源端口输入功率，电动机端口输入功率，交流接口输出功率，直流接口输出功率，空调输出功率，T(t),T0,T*(t),S1,S2分别为车内当前温度，预设的最佳体感温度，车外当前温度，新能源汽车能源调节函数，新能源汽车电动机功率预测函数；
所述新能源汽车能源调节函数为：
Figure GDA0003687352400000025
其中sign函数为：
Figure GDA0003687352400000026
其中w为SOCLi+SOCc,SOCLi,SOCc分别为车载锂电池剩余电量，超级电容剩余电量。
所述新能源汽车电动机功率预测函数根据汽车K-1时刻运行速度仅预测电动汽车增速K 时刻的补偿动力：
Figure GDA0003687352400000031
其中V(K)为其当前速度；
步骤2：为步骤1中所述多目标优化函数F(t)建立优化条件：
Figure GDA0003687352400000032
其中η1，η2，η3，η4，η5为汽车电动机，超级电容，车载锂电池，直流接口，交流接口对母线的转换效率。满足约束条件且车载能源路由器多目标优化值达到最大为最优控制。
Figure GDA0003687352400000033
UC为新能源汽车电源***光伏侧直流母线电压参考值与新能源汽车电源***光伏侧直流母线电压实际值。其中p1MAX,p2MAX,p3MAX,p4MAX,p5MAX为新能源端口最大输入功率，电动机端口最大输入功率，交流接口最大输出功率，直流接口最大输出功率，空调最大输出功率。
步骤3：对步骤1中所述经济指标，能量利用率，人体舒适度三个指标函数进行单独求解，分别获得(p1,p2,p3,p4,p5),(p1,p2,p3,p4,p5)(2),(p1,p2,p3,p4,p5)(3)三组约束条件下的单一指标最优，(p1,p2,p3,p4,p5)的经济指标、能量利用率、人体舒适度分别为f1、f2、f3；(p1,p2,p3,p4,p5)(2)的经济指标、能量利用率、人体舒适度分别为f1 (2)、f2 (2)、f3 (2)； (p1,p2,p3,p4,p5)(3)。
步骤4：根据步骤3三组约束条件下的单一指标最优，得到Mj及mj，其中Mj为每个指标对应的最优解中的最大值，mj为每个组合对应的最优解中的最小值，其中下标j为对应的列数，得到加权系数：
Figure GDA0003687352400000041
确定加权系数
Figure GDA0003687352400000042
其中i＝1,2,3
步骤5：构造以经济指标，能量利用率，人体舒适度之和μ的线性规划性问题Lp(1)：
Figure GDA0003687352400000043
求得理想解(p1,p2,p3,p4,p5)*,将理想解带入步骤1中三个指标的函数中进行比较，若每个指标偏差均小于3％则跳转至步骤7，否则跳转步骤6；
步骤6：若不满足要求的指标为小于单一指标最优，则将满足要求的指标对应的M增加 3％，若不满足要求的指标为大于单一最优，则将满足要求的指标对应的M降低3％，重新构造规划性问题Lp(2)。
Figure GDA0003687352400000044
重复比较每个指标偏差是否均满足偏差小于3％，不满足则反复进行步骤6直至输出一组实际理想解(p1,p2,p3,p4,p5)**为止，所得实际理想解即为最优功率。
步骤7：超级电容额定参考电压Uc_ref，超级电容实际电压Uc *为超级电容理论值，则得到超级电容偏差量为ΔUc＝Uc_ref-Uc *；
步骤8：k时刻与k-1时刻的超级电容偏差量ΔUc，经过优化PID函数模块之后输出的锂电池理论输出值pLi *如下：
Figure GDA0003687352400000045
其中ap，bp，cp为正实数组，kI为积分系数，kD为微分系数；
步骤9：超级电容经过通过DC/DC发出或吸收的功率pc为：
pc＝p1+p2+p3+p4+p5S3-pLi *η
其中S3为车载空调运行模式函数，锂电池系数η受到为车载锂电池剩余电量SOCC和超级电容剩余电量SOCLi影响，具体公式表现如下：
Figure GDA0003687352400000051
其中SOCLi和SOCC为车载锂电池剩余电量和超级电容剩余电量，电动汽车的锂电池的实际输出为pLi＝p1+p2+p3+p4+p5-pc
最终得到新能源汽车电源***中锂电池，汽车电动机，超级电容，车载锂电池，直流接口，交流接口的输入输出功率，完成了对整个新能源汽车电源***的功率分配。
车载空调运行模式函数由24小时制时间的小时t，当前温度T和w共同决定，T0为用户设定最佳体感温度，运行分为分为白天模式和夜晚模式来提升用户的体验，其中白天模式为早6点到晚18点，夜晚模式为晚18点到早6点。
Figure GDA0003687352400000052
Figure GDA0003687352400000053
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明提出了一种新能源汽车电源***及分配方法，引入了车载能源路由器这一概念提高了能源的利用效率，同时也为电动汽车提供了220V交流充电插口满足用户一些其他的用电需求,和12V直流电插口满足车内设备的供电。
本发明以经济指标，能源利用率，汽车舒适度指标建立多目标函数，再考虑多个方面的综合后，提出最优指标来，用户可以自己设计对每个目标的权重进行设计，为用户提供最贴心的定体验。由于车载能源路由器的引入和电源分配策略的实施，将车载设备的一般用电和汽车发动机进行软隔离，使用车载设备如空调等不会再降低汽车电动机功率同时再车载能源路由器和汽车电动机处引入了模型预测算法对其功率进行一个超前预测让加速时驾驶体验更好。
附图说明
图1为本发明实施例新能源电源结构拓扑图；
图2为本发明实施例新能源汽车车载新能源分配控制原理图；
图3为本发明实施例新能源汽车车载新能源分配控制总体流程图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
一方面，一种新能源汽车电源***，如图1所示，包括三相PWM双向整流单元、第一双有源桥DC/DC变换单元、第二三相PWM双向整流单元、第二双有源桥DC/DC变换单元、BOOST升压变换单元、新能源输入接口、超级电容、汽车电动机、USB直流接口、交流设备接口；
所述三相PWM双向整流单元输入端与所述BOOST升压变换单元相连接，所述交流设备接口与所述三相PWM双向整流单元输出端相连接；所述第一双有源桥DC/DC变换单元的输入端与BOOST升压变换单元相连接，所述第一双有源桥DC/DC变换单元输出端与超级电容连接，所述第二三相PWM双向整流单元输入端与BOOST升压变换单元相连接，第二三相PWM双向整流单元输出端与汽车电动机连接，所述第二双有源桥DC/DC变换单元输出端与USB直流接口连接，所述新能源输入接口与BOOST升压变化单元的输入端相连接；
三相电压型PWM双向整流单元用于实现将BOOST电路中的直流电输入换成220V稳定交流电，主要实现其逆变工作模式；
双有源桥DC/DC变换单元用于实现其所连接的输入端和输出端之间的电压变化，实现其工作在升压工作模式或者降压工作模式；
Boost升压变换单元用于实现新能源能源接入后的电力变换，使其升压至满足双有源桥和三相PWM双向整流电路的电压要求，并接入双有源桥和三相PWM双向整流电路中，实现其工作在升压工作模式；
本实施例中如图2所示，电动汽车车载新能源分配控制主要又新能源输入经过优化检测函数，后输入到BOOST电路，汽车电动机经过双有源桥DC-DC变化器输入到BOOST电路，直流接口流经保护装置接入PWM双向整流装置接入BOOST电路，空调接受外部参数的调节和智能优化接入PWM双向整流接入BOOST电路。按照预先设计好的多目标函数按照条件约束控制上述接口接入BOOST电路的功率值，当功率需要补充或有盈余的时，超级电容和汽车锂电池按照如下方法进行电能分配；预先设定好超级电容额定电压，检测超级电容实际电压，偏差送入优化PID算法输出锂电池预计值经过有超级电容和锂电池剩余SOC构成的锂电池系数函数输出锂电池实际输出值后，将需要输出或盈余值减去锂电池实际输出值即为超级电容输出值，调节好超级电容输出后再检测超级电容实际电压重复上述步骤，这种调节方法可以动态的调节两个电源的能量分配，不会出现某一电源过高或者过低的情况。
另一方面，一种新能源汽车电源分配方法，如图3所示，根据前述一种新能源汽车电源***实现，包括以下步骤：
步骤1：以新能源汽车的经济指标，能量利用率，人体舒适度建立以时间t为因变量的车载能源路由器多目标优化函数F(t)：
Figure GDA0003687352400000071
所述经济指标f1(p1,p2)为：
Figure GDA0003687352400000072
α大于0为经济指标系数
所述能量利用率f2(p1,p2,p3,p4,p5)为：
Figure GDA0003687352400000073
β大于0为能量利用率系数
所述人体舒适度：
Figure GDA0003687352400000074
χ大于0为体感舒适利用率系数。
所述的pzr,pzc为新能源汽车电源***输入总功率和新能源汽车电源***输出总功率。
pzr＝p1+p2
pzc＝p3+p4+p5
其中p1,p2,p3,p4,p5分别为新能源端口输入功率，电动机端口输入功率，交流接口输出功率，直流接口输出功率，空调输出功率，T(t),T0,T*(t),S1,S2分别为车内当前温度，预设的最佳体感温度，车外当前温度，新能源汽车能源调节函数，新能源汽车电动机功率预测函数；
实现当电动汽车的储能设备即将溢出出现过充现象时，屏蔽掉一部分新能源的输入逐渐将输出减少至刚好满足所有供电设备的需求，保护电源，在电源没有过充现象时保证系能源的最大接入。所述新能源汽车能源调节函数为：
Figure GDA0003687352400000075
其中sign函数为：
Figure GDA0003687352400000081
其中w为SOCLi+SOCc,SOCLi,SOCc分别为车载锂电池剩余电量，超级电容剩余电量。
为了能将汽车加速是的需求功率准取的预测出来提升汽车的驾驶体验，在汽车减速时不进行预测保证汽车的安全行驶建立，所述新能源汽车电动机功率预测函数根据汽车K-1时刻运行速度仅预测电动汽车增速K时刻的补偿动力：
Figure GDA0003687352400000082
其中V(K)为其当前速度；
步骤2：为步骤1中所述多目标优化函数F(t)建立优化条件：
Figure GDA0003687352400000083
其中η1，η2，η3，η4，η5为汽车电动机，超级电容，车载锂电池，直流接口，交流接口对母线的转换效率。满足约束条件且车载能源路由器多目标优化值达到最大为最优控制。
Figure GDA0003687352400000084
UC为新能源汽车电源***光伏侧直流母线电压参考值与新能源汽车电源***光伏侧直流母线电压实际值。其中p1MAX,p2MAX,p3MAX,p4MAX,p5MAX为新能源端口最大输入功率，电动机端口最大输入功率，交流接口最大输出功率，直流接口最大输出功率，空调最大输出功率。
步骤3：对步骤1中所述经济指标，能量利用率，人体舒适度三个指标函数进行单独求解，分别获得(p1,p2,p3,p4,p5),(p1,p2,p3,p4,p5)(2),(p1,p2,p3,p4,p5)(3)三组约束条件下的单一指标最优，(p1,p2,p3,p4,p5)的经济指标、能量利用率、人体舒适度分别为f1、f2、f3；(p1,p2,p3,p4,p5)(2)的经济指标、能量利用率、人体舒适度分别为f1 (2)、f2 (2)、f3 (2)； (p1,p2,p3,p4,p5)(3)。
步骤4：根据步骤3三组约束条件下的单一指标最优，得到Mj及mj，其中Mj为每个指标对应的最优解中的最大值，mj为每个组合对应的最优解中的最小值，其中下标j为对应的列数，得到加权系数：
Figure GDA0003687352400000091
确定加权系数
Figure GDA0003687352400000092
其中i＝1,2,3
步骤5：构造以经济指标，能量利用率，人体舒适度之和μ的线性规划性问题Lp(1)：
Figure GDA0003687352400000093
求得理想解(p1,p2,p3,p4,p5)*,将理想解带入步骤1中三个指标的函数中进行比较，若每个指标偏差均小于3％则跳转至步骤7，否则跳转步骤6；
步骤6：若不满足要求的指标为小于单一指标最优，则将满足要求的指标对应的M增加 3％，若不满足要求的指标为大于单一最优，则将满足要求的指标对应的M降低3％，重新构造规划性问题Lp(2)。
Figure GDA0003687352400000094
重复比较每个指标偏差是否均满足偏差小于3％，不满足则反复进行步骤6直至输出一组实际理想解(p1,p2,p3,p4,p5)**为止，所得实际理想解即为最优功率。
步骤7：超级电容额定参考电压Uc_ref，超级电容实际电压Uc *为超级电容理论值，则得到超级电容偏差量为ΔUc＝Uc_ref-Uc *；
步骤8：k时刻与k-1时刻的超级电容偏差量ΔUc，经过优化PID函数模块之后输出的锂电池理论输出值pLi *如下：
Figure GDA0003687352400000095
其中ap，bp，cp为正实数组，kI为积分系数，kD为微分系数；
步骤9：超级电容经过通过DC/DC发出或吸收的功率pc为：
pc＝p1+p2+p3+p4+p5S3-pLi *η
其中S3为车载空调运行模式函数，锂电池系数η受到为车载锂电池剩余电量SOCLi和超级电容剩余电量SOCC 影响，具体公式表现如下：
Figure GDA0003687352400000101
其中SOCLi和SOCC为车载锂电池剩余电量和超级电容剩余电量，电动汽车的锂电池的实际输出为pLi＝p1+p2+p3+p4+p5-pc
最终得到新能源汽车电源***中锂电池，汽车电动机，超级电容，车载锂电池，直流接口，交流接口的输入输出功率，完成了对整个新能源汽车电源***的功率分配。
为了给用户更加舒适和的体验，由于各个时间段人体对舒适温度的感觉得不同，建立所述车载空调运行模式函数由24小时制时间的小时t，当前温度T和w共同决定，T0为用户设定最佳体感温度，运行分为分为白天模式和夜晚模式来提升用户的体验，其中白天模式为早 6点到晚18点，夜晚模式为晚18点到早6点。
Figure GDA0003687352400000102
Figure GDA0003687352400000103
以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开的实施例中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开的实施例中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (1)

1.一种新能源汽车电源***，其特征在于，包括三相PWM双向整流单元、第一双有源桥DC/DC变换单元、第二三相PWM双向整流单元、第二双有源桥DC/DC变换单元、BOOST升压变换单元、新能源输入接口、超级电容、汽车电动机、USB直流接口、交流设备接口；
所述三相PWM双向整流单元输入端与所述BOOST升压变换单元相连接，所述交流设备接口与所述三相PWM双向整流单元输出端相连接；所述第一双有源桥DC/DC变换单元的输入端与BOOST升压变换单元相连接，所述第一双有源桥DC/DC变换单元输出端与超级电容连接，所述第二三相PWM双向整流单元输入端与BOOST升压变换单元相连接，第二三相PWM双向整流单元输出端与汽车电动机连接，所述第二双有源桥DC/DC变换单元输出端与USB直流接口连接，所述新能源输入接口与BOOST升压变化单元的输入端相连接；
所述的新能源汽车电源***，用于实现一种新能源汽车电源分配方法，包括以下步骤：
步骤1：以新能源汽车的经济指标，能量利用率，人体舒适度建立以时间t为因变量的车载能源路由器多目标优化函数F(t)：
Figure FDA0003687352390000011
所述经济指标f1(p1,p2)为：
Figure FDA0003687352390000012
α大于0为经济指标系数
所述能量利用率f2(p1,p2,p3,p4,p5)为：
Figure FDA0003687352390000013
β大于0为能量利用率系数
所述人体舒适度：
Figure FDA0003687352390000014
χ大于0为体感舒适利用率系数；
所述的pzr,pzc为新能源汽车电源***输入总功率和新能源汽车电源***输出总功率；
pzr＝p1+p2
pzc＝p3+p4+p5
其中p1,p2,p3,p4,p5分别为新能源端口输入功率，电动机端口输入功率，交流接口输出功率，直流接口输出功率，空调输出功率，T(t),T0,T*(t),S1,S2分别为车内当前温度，预设的最佳体感温度，车外当前温度，新能源汽车能源调节函数，新能源汽车电动机功率预测函数；
所述新能源汽车能源调节函数为：
Figure FDA0003687352390000021
其中sign函数为：
Figure FDA0003687352390000022
其中w为SOCLi+SOCc,SOCLi,SOCc分别为车载锂电池剩余电量，超级电容剩余电量；
所述新能源汽车电动机功率预测函数根据汽车K-1时刻运行速度仅预测电动汽车增速K时刻的补偿动力：
Figure FDA0003687352390000023
其中V(K)为其当前速度；
步骤2：为步骤1中所述多目标优化函数F(t)建立优化条件：
Figure FDA0003687352390000024
其中η1，η2，η3，η4，η5为汽车电动机，超级电容，车载锂电池，直流接口，交流接口对母线的转换效率；满足约束条件且车载能源路由器多目标优化值达到最大为最优控制；
Figure FDA0003687352390000025
UC为新能源汽车电源***光伏侧直流母线电压参考值与新能源汽车电源***光伏侧直流母线电压实际值；其中p1MAX,p2MAX,p3MAX,p4MAX,p5MAX为新能源端口最大输入功率，电动机端口最大输入功率，交流接口最大输出功率，直流接口最大输出功率，空调最大输出功率；
步骤3：对步骤1中所述经济指标，能量利用率，人体舒适度三个指标函数进行单独求解，分别获得(p1,p2,p3,p4,p5),(p1,p2,p3,p4,p5)(2),(p1,p2,p3,p4,p5)(3)三组约束条件下的单一指标最优；
所述三组约束条件下的单一指标最优，(p1,p2,p3,p4,p5)的经济指标、能量利用率、人体舒适度分别为f1、f2、f3；(p1,p2,p3,p4,p5)(2)的经济指标、能量利用率、人体舒适度分别为f1 (2)、f2 (2)、f3 (2)；(p1,p2,p3,p4,p5)(3)的经济指标、能量利用率、人体舒适度分别为f1 (3)、f2 (3)、f3 (3)；
步骤4：根据步骤3三组约束条件下的单一指标最优，得到Mj及mj，其中Mj为每个指标对应的最优解中的最大值，mj为每个组合对应的最优解中的最小值，其中下标j为对应的列数，得到加权系数：
Figure FDA0003687352390000031
确定加权系数
Figure FDA0003687352390000032
其中i＝1,2,3
步骤5：构造以经济指标，能量利用率，人体舒适度之和μ的线性规划性问题Lp(1)：
Figure FDA0003687352390000033
求得理想解(p1,p2,p3,p4,p5)*,将理想解带入步骤1中三个指标的函数中进行比较，若每个指标偏差均小于3％则跳转至步骤7，否则跳转步骤6；
步骤6：若不满足要求的指标为小于单一指标最优，则将满足要求的指标对应的M增加3％，若不满足要求的指标为大于单一最优，则将满足要求的指标对应的M降低3％，重新构造规划性问题Lp(2)；
Figure FDA0003687352390000034
重复比较每个指标偏差是否均满足偏差小于3％，不满足则反复进行步骤6直至输出一组实际理想解(p1,p2,p3,p4,p5)**为止，所得实际理想解即为最优功率；
步骤7：超级电容额定参考电压Uc_ref，超级电容实际电压Uc *为超级电容理论值，则得到超级电容偏差量为ΔUc＝Uc_ref-Uc *；
步骤8：k时刻与k-1时刻的超级电容偏差量ΔUc，经过优化PID函数模块之后输出的锂电池理论输出值pLi *如下：
Figure FDA0003687352390000041
其中ap，bp，cp为正实数组，kI为积分系数，kD为微分系数；
步骤9：超级电容经过通过DC/DC发出或吸收的功率pc为：
pc＝p1+p2+p3+p4+p5S3-pLi *η
其中S3为车载空调运行模式函数，锂电池系数η受到为车载锂电池剩余电量SOCLi 和超级电容剩余电量SOCC 影响，具体公式表现如下：
Figure FDA0003687352390000042
其中SOCLi和SOCC为车载锂电池剩余电量和超级电容剩余电量，电动汽车的锂电池的实际输出为pLi＝p1+p2+p3+p4+p5-pc
最终得到新能源汽车电源***中锂电池，汽车电动机，超级电容，车载锂电池，直流接口，交流接口的输入输出功率，完成了对整个新能源汽车电源***的功率分配；
所述车载空调运行模式函数由24小时制时间的小时t，当前温度T和w共同决定，T0为用户设定最佳体感温度，运行分为分为白天模式和夜晚模式来提升用户的体验，其中白天模式为早6点到晚18点，夜晚模式为晚18点到早6点；
Figure FDA0003687352390000043
(白天模式)
Figure FDA0003687352390000044
(夜晚模式)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113691144A (zh) * 2021-08-06 2021-11-23 天津捷强动力装备股份有限公司 一种输出稳定电压的功率变换器控制***

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109552110A (zh) * 2018-12-27 2019-04-02 浙江大学宁波理工学院 一种基于规则与非线性预测控制的电动汽车复合能量管理方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101630862A (zh) * 2009-08-05 2010-01-20 华南理工大学 复合能源电动车的电源***
CN102255355B (zh) * 2011-06-30 2013-12-04 西安交通大学 基于混合储能的电动汽车能量管理***及其方法
CN104901896B (zh) * 2015-07-08 2018-10-09 北京玛施德利科技有限公司 智能车载路由器
CN105270190A (zh) * 2015-10-21 2016-01-27 佛山职业技术学院 带光伏车顶的多能源电动汽车及其充电控制方法
JP2018170930A (ja) * 2017-03-30 2018-11-01 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力変換装置、電力変換システム
CN106926713A (zh) * 2017-04-06 2017-07-07 东汉新能源汽车技术有限公司 车辆多能源供给***及方法、太阳能汽车
KR102478058B1 (ko) * 2017-11-16 2022-12-16 현대자동차주식회사 무 역률보상회로 방식의 충전 시스템
CN109120008B (zh) * 2018-09-05 2022-05-03 东北大学 一种应用于风光储能的能源路由器装置储能优化方法
CN111654191A (zh) * 2020-04-02 2020-09-11 天津工业大学 一种llc谐振型三端口dc-dc变换器结构

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109552110A (zh) * 2018-12-27 2019-04-02 浙江大学宁波理工学院 一种基于规则与非线性预测控制的电动汽车复合能量管理方法

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