[發明專利]一種基于工況識別的混合動力汽車電池壽命預測方法

有效

• 申請號: 201911094940.0
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN110775065B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 宋大鳳;楊麗麗;曾小華;王星琦;梁偉智;王詩元;寧競;曾繁勇
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B60W40/00
• 分類號: B60W40/00;B60W50/00;B60L58/16;B60W20/00;B60W10/06;B60W10/26
• 代理公司: 長春市恒譽專利代理事務所(普通合伙) 22212
• 代理人: 李榮武

本發明公開一種基于工況識別的混合動力汽車電池壽命預測方法，包括工況識別和電池壽命預測方法兩部分。采用隨機森林模型對各工況特征參數進行訓練以實現實時工況的識別；對混合動力汽車分別制定以市區、市郊、高速工況為主的路線下的能量管理控制策略，把每階段的燃油消耗成本與電池壽命衰減成本總和作為優化目標函數，基于動態規劃算法求解，利用支持向量機(SVM)劃分整車工作模式，利用各路線下對應工作模式的優化結果分別訓練神經網絡模型，建立對應的基于神經網絡的能量管理控制策略以實現電池壽命預測；本發明提出的方法實現電池壽命實時預測，在保證整車燃油經濟性的同時提高電池壽命，降低車輛使用成本。

技術領域

本發明屬于混合動力汽車電池壽命領域，更確切地說，本發明涉及一種基于工況識別的混合動力汽車電池壽命預測方法。

背景技術

混合動力汽車存在多個動力源，需要合理協調各個動力源的工作狀態以滿足整車動力性需求，進而充分發揮其節能優勢，其中，動力電池性能直接影響驅動電動機的性能，從而影響整車的燃油經濟性和排放性能，是實現整車性能的關鍵。

目前對電池壽命的研究主要集中在基于單一實驗條件下的數據構建單一工況下的電池壽命模型，而很少考慮在能量管理優化管理控制策略中的燃油經濟性與電池壽命的關系，使得在實際行駛工況下，在保證燃油經濟性的同時無法兼顧電池壽命。研究表明，燃油消耗與電池壽命衰減程度是矛盾的關系，因此在能量優化管理控制策略中考慮電池壽命的衰減程度對提高整車燃油經濟性、降低車輛使用成本、提高電池使用性能是十分必要的。電池壽命模型可分為模型法和數據驅動法，模型法是基于電池運行機理和老化所構建的模型，但是復雜程度高、預測誤差較大；數據驅動法是基于大量的實驗數據構建電池壽命模型，只能較準確的描述單次實驗中或者單一工況下的電池壽命。混合動力汽車的實際行駛工況復雜多變，簡單地利用上述兩種電池壽命模型無法準確地預測電池的實時剩余使用壽命，且對工況的適應性較差，使得構建電池壽命實時預測模型成為改善電池使用性能、提高整車燃油經濟性的關鍵。

目前對工況識別的研究主要集中在通過實時識別工況類別，切換對應類別下的控制策略，進而提升整車燃油經濟性，如中國專利公布號為CN106004865A，公布日為2016-10-12，公開了一種基于工況識別的里程自適應混合動力汽車能量管理方法，針對插電式混合動力汽車，通過識別工況，適應不同的行駛里程和工況，改善了整車燃油經濟性，但是該方法未考慮到電池壽命衰減對燃油經濟性的影響；而對于考慮電池壽命衰減的能量管理的研究主要集中在預測單一工況下的電池壽命，如中國專利公布號為CN107878445A，公布日為2018-04-06，公開了一種考慮電池壽命的混合動力汽車能量管理方法，在離線的全局優化控制中考慮了電池壽命衰減，提高了電池壽命，而未考慮到行駛工況的變化對電池壽命的影響；現有公開專利，并未充分考慮到實際復雜多變的行駛工況和電池壽命預測之間的聯系，使得在實際行駛工況下，很難準確地預測混合動力汽車電池的容量，無法準確地確定電池剩余使用壽命，進而導致電池使用性能降低，不利于提高整車燃油經濟性，本專利針對混合動力汽車，制定了基于工況識別的電池壽命預測方法，對于優化電池使用性能和節能，提高系統對實際行駛工況的適應性都有重要意義。

發明內容

為了克服上述技術的不足，本發明提供的一種基于工況識別的混合動力汽車電池壽命預測方法，在能量優化管理控制策略中均衡協調控制了油耗與電池壽命衰減的關系，基于工況識別模塊和電池壽命預測模塊實現了實際行駛工況下對混合動力汽車電池壽命的在線實時預測，在保證整車燃油經濟性的基礎上，準確預測電池壽命，改善電池使用性能，并提高控制系統對實際復雜行駛工況的適應性。

本發明是采用如下技術方案實現的，包括下列步驟：

(1)基于以市區、市郊、高速工況為主的路線分別開展全局優化控制，得到混合動力系統發動機和電池的工作狀態隨車速和整車需求功率的變化結果，具體包括：