[發明專利]一種考慮電池壽命衰減的混合動力船舶能量控制方法及計算機設備

在審

• 申請號: 202110381622.3
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113043911A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 姜昊洋;高迪駒;王天真;吳國棟;王碩豐;顧偉
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: B60L58/12
• 分類號: B60L58/12;B63H21/20;B63B71/00
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 張靜潔;曹媛

1.一種考慮電池壽命衰減的混合動力船舶能量控制方法，其特征在于，該方法包括：

獲取某固定水域內混合動力船舶的航行工況，并在該工況內進行全局動態規劃，得到該工況內使得目標函數最小的電池SOC變化軌跡；

基于A-ECMS，以實時等效油耗最小為目標函數，實時求解當前最優的柴油發電機和動力電池之間的功率分配，應用于實時控制。

2.如權利要求1所述的考慮電池壽命衰減的混合動力船舶能量控制方法，其特征在于，獲取某固定水域內混合動力船舶的航行工況，并在該工況內進行全局動態規劃，得到該工況內使得目標函數最小的電池SOC變化軌跡，具體包括：

建立柴油發電機組油耗模型；

建立動力電池電量消耗模型；

建立動力電池壽命損耗模型；

選擇控制變量及狀態變量，并將工況時間進行離散化處理；

建立目標函數及約束條件；

在整個工況內，利用動態規劃求出每一階段使得目標函數最小的控制量并記錄相應的狀態量，記錄下的每個階段的狀態量即為最優的SOC參考軌跡，記為SOC_ref。

3.如權利要求2所述的考慮電池壽命衰減的混合動力船舶能量控制方法，其特征在于，建立柴油發電機組油耗模型，具體包括：

柴油發電機組的燃油油耗FC可表示為：

FC＝SFOC×(P×Δt) (1)

其中，P為柴油發電機的實際功率；Δt為時間步長；SOFC為燃油消耗率，是衡量柴油發電機的燃料效率和燃料節省量的指標，大多數柴油發電機的燃油消耗率都可以近似的由一個二階多項式來表示：

SOFC＝a×EL²-b×EL+c (2)

其中，SOFC為燃油消耗率；a、b、c均是二階多項式系數，根據柴油發電機的型號而定；EL為柴油發電機實際功率與額定功率之比。

4.如權利要求3所述的考慮電池壽命衰減的混合動力船舶能量控制方法，其特征在于，建立動力電池電量消耗模型，具體包括：

本發明采用的動力電池為鋰電池，通過等效電路模型來估算鋰電池組的SOC值，SOC值可表示為：

其中，SOC₀表示SOC的初始值，Q_batt為動力電池容量，I_b為電池電流，計算公式為：

其中，V_oc為開路電壓，R_b為電池內阻，P_batt為電池的輸出功率。