一种基于电池热及老化的行星混联混动汽车能量优化方法技术

本发明专利技术公开一种基于电池热及老化的行星混联混动汽车能量优化方法，针对行星混联式混合动力汽车能量分配及电池在工作中性能会逐渐衰减的问题，该控制方法包括：首先建立面向控制的电池热模型和电池老化模型，电池老化模型包括日历老化模型和循环老化模型两部分，然后把每阶段的燃油消耗成本和电池寿命衰减成本总和作为优化目标函数，最后制定基于模型预测控制的能量管理优化控制策略，模型预测控制包括预测模型、滚动优化和反馈校正三个环节，利用马尔可夫模型进行预测，在预测时域内采用动态规划算法求解。本发明专利技术提供的方法考虑了电池热及老化，有效减缓了电池寿命衰减程度并保证了车辆燃油经济性，降低了车辆全寿命周期成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电池热及老化的行星混联混动汽车能量优化方法
本专利技术属于混合动力汽车能量管理
，更确切地说，本专利技术涉及一种基于电池热及老化的行星混联混动汽车能量优化方法。
技术介绍
混合动力汽车存在多个动力源，需要协调各个动力源的工作状态以满足整车的动力需求，进而充分发挥其节能优势。动力电池的性能直接影响驱动电动机的性能，从而影响整车的燃油经济性和排放性能，是实现整车性能的关键。研究表明，燃油经济性和电池寿命衰减程度是相互影响的，当前能量管理优化策略的研究主要通过选取合适的性能指标和优化方法实现车辆的最佳燃油经济性，很少考虑动力电池寿命衰减对燃油经济性的影响。当前对于混合动力汽车的能量管理优化方法大多基于动态规划，导致计算效率较低，且没有考虑到车辆在运行过程中电池温度对电池寿命带来的影响。如专利CN107878445B,公布日为2019-01-18，公开了一种考虑电池性能衰减的混合动力汽车能量优化管理方法，该方法针对中国典型城市工况对电池性能进行优化，保证了燃油经济性，然而未考虑到温度对电池寿命衰减的影响。专利CN111552185本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电池热及老化的行星混联混动汽车能量优化方法，其特征在于包括下列步骤：/n(1)建立面向控制的电池热模型和电池老化模型/n①建立电池热模型/n电池温度变化可以表示为下式：/n

【技术特征摘要】
1.一种基于电池热及老化的行星混联混动汽车能量优化方法，其特征在于包括下列步骤：
(1)建立面向控制的电池热模型和电池老化模型
①建立电池热模型
电池温度变化可以表示为下式：



式中，为电池温度变化率，为电池发热变化率，为电池散热变化率，mbat为电池质量，cbat为电池比热容；
电池发热变化率可以根据下式获得：



式中，Ibat为电池电流，Rbat为电池内阻；
电池散热变化率可以根据下式获得：



式中，h为换热系数，Sbat为电池表面积，Tbat为电池温度，Tamb为环境温度；
②建立电池老化模型
电池老化引起的容量损失包括两部分，如下式：
Qbat＝Qcal+Qcyc
式中，Qbat为电池老化引起的总容量损失，Qcal为电池日历老化引起的容量损失，Qcyc为电池循环老化引起的容量损失；
电池日历老化引起的容量损失可以根据下式获得：
Qcal＝α1·exp(β1·Tbat-1)·α2·exp(β2·SOC)·t0.5
式中，α1、α2、β1和β2为常数项，根据实验数据拟合获得，SOC为电池荷电状态，t为时间；
电池循环老化引起的容量损失可以根据下式获得：



式中，α和β为常数项，由电池实验数据拟合得到，Ea为活化能，R为摩尔气体常数，θ为绝对温度，Q为累计电荷，z为幂指因子；
电池老化影响因子σ通过下式求取：



式中，τ为电池额定寿命，即通过额定运行条件下寿命终止(EndofLife,EOL)时流过电池的总电量；γ是实际运行条件下电池寿命终止时流过电池的总电量；Ic,nom为电池额定充放电倍率；Ic为电池实际充放电倍率；
(2)模型预测控制
①建立预测模型
利用马尔可夫模型预测车辆加速度的具体步骤如下：
第一步，统计加速度变化的样本信息，将车速及加速度离散为有限值；
第二步，利用最大似然估计法，计算速度离散点vn对应的加速度由ai转移到aj的概率Pn,i,j，如下式：



式中，mn,i,j为加速度由ai转移到aj的次数，1≤n≤l，mn,i为加速度从ai转移的总次数，可根据下式获得mn,i：



第三步，在每一个离散的车速vn下，可一个一步获得状态转移概率矩阵，对应于l个车速离散点，则可以获得l个一步状态转移概率矩阵，进而建立马尔可夫模型Pn，如下式...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋大凤，杨丽丽，梁伟智，曾小华，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22