[發明專利]一種基于電池熱及老化的行星混聯混動汽車能量優化方法在審
| 申請號： | 202011539484.9 | 申請日： | 2020-12-23 |
| 公開（公告）號： | CN112590763A | 公開（公告）日： | 2021-04-02 |
| 發明（設計）人： | 宋大鳳;楊麗麗;梁偉智;曾小華 | 申請（專利權）人： | 吉林大學 |
| 主分類號： | B60W20/11 | 分類號： | B60W20/11 |
| 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 |
| 地址： | 130012 吉*** | 國省代碼： | 吉林;22 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 電池 老化 行星 混聯混動 汽車 能量 優化 方法 | ||
本發明公開一種基于電池熱及老化的行星混聯混動汽車能量優化方法，針對行星混聯式混合動力汽車能量分配及電池在工作中性能會逐漸衰減的問題，該控制方法包括：首先建立面向控制的電池熱模型和電池老化模型，電池老化模型包括日歷老化模型和循環老化模型兩部分，然后把每階段的燃油消耗成本和電池壽命衰減成本總和作為優化目標函數，最后制定基于模型預測控制的能量管理優化控制策略，模型預測控制包括預測模型、滾動優化和反饋校正三個環節，利用馬爾可夫模型進行預測，在預測時域內采用動態規劃算法求解。本發明提供的方法考慮了電池熱及老化，有效減緩了電池壽命衰減程度并保證了車輛燃油經濟性，降低了車輛全壽命周期成本。
技術領域
本發明屬于混合動力汽車能量管理技術領域，更確切地說，本發明涉及一種基于電池熱及老化的行星混聯混動汽車能量優化方法。
背景技術
混合動力汽車存在多個動力源，需要協調各個動力源的工作狀態以滿足整車的動力需求，進而充分發揮其節能優勢。動力電池的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。研究表明，燃油經濟性和電池壽命衰減程度是相互影響的，當前能量管理優化策略的研究主要通過選取合適的性能指標和優化方法實現車輛的最佳燃油經濟性，很少考慮動力電池壽命衰減對燃油經濟性的影響。
當前對于混合動力汽車的能量管理優化方法大多基于動態規劃，導致計算效率較低，且沒有考慮到車輛在運行過程中電池溫度對電池壽命帶來的影響。如專利CN107878445B,公布日為2019-01-18，公開了一種考慮電池性能衰減的混合動力汽車能量優化管理方法，該方法針對中國典型城市工況對電池性能進行優化，保證了燃油經濟性，然而未考慮到溫度對電池壽命衰減的影響。專利CN111552185A，公布日為2020-8-18，公開了一種基于PMP的插電式混合動力汽車模型測控制的能量管理方法，可以得到最優的轉矩分配，保證燃油經濟性，然而未提出精確面向控制的電池老化模型。本專利針對混合動力汽車，制定了基于電池熱及老化的能量管理優化控制方法，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
為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種基于電池熱及老化的行星混聯混動汽車能量優化方法，在能量優化管理策略中均衡協調油耗與電池壽命衰減的關系，通過模型預測控制進行優化，利用馬爾可夫模型進行預測，在預測時域內采用動態規劃算法求解，進而在保證動力性的同時提升整車燃油經濟性，有效減緩電池壽命的衰減程度，降低車輛全壽命周期成本。
為解決上述技術問題，本發明提出的一種基于電池熱及老化的行星混聯混動汽車能量優化方法是采用如下技術方案實現的，包括下列步驟：
(1)建立面向控制的電池熱模型和電池老化模型
①建立電池熱模型
電池溫度變化可以表示為下式：
式中，為電池溫度變化率，為電池發熱變化率，為電池散熱變化率，mbat為電池質量，cbat為電池比熱容；
電池發熱變化率可以根據下式獲得：
式中，Ibat為電池電流，Rbat為電池內阻；
電池散熱變化率可以根據下式獲得：
式中，h為換熱系數，Sbat為電池表面積，Tbat為電池溫度，Tamb為環境溫度；
②建立電池老化模型
電池老化引起的容量損失包括兩部分，如下式：
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