[发明专利]一种基于电池寿命衰减模式识别的混动汽车能量优化方法

说明书

本发明公开一种基于电池寿命衰减模式识别的混动汽车能量优化方法，该控制方法包括：针对混动汽车，分别制定中国乘用车工况、城市城郊(NEDC)工况和高速(HWFET)工况下的能量管理优化控制策略，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，基于离散动态规划算法求解的结果，将各工况下电池寿命衰减模式进行分类，最后基于神经网络识别电池寿命衰减模式，建立对应模式下可在线实时应用于实车的控制策略。本发明提供的方法基于工况维度，提取电池寿命衰减规则，识别电池寿命衰减模式，有效减缓电池寿命衰减程度并保证燃油经济性，提高实际行驶工况下系统对电池寿命预测的准确性及系统对实际行驶工况的适应性。

技术领域

本发明属于混合动力汽车能量管理技术领域，更确切地说，本发明涉及一种基于电池寿命衰减模式识别的混动汽车能量优化方法。

背景技术

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，当前能量优化管理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特定工况下的最佳燃油经济性，很少考虑动力电池寿命衰减对燃油经济性的影响。并且当前动力电池寿命的研究主要集中在预测特定工况下的电池寿命，从而获得特定工况下的理论电池寿命衰减情况，但是实际上，由于外界环境、驾驶习惯、驾驶方式的不同，混合动力汽车的实际行驶工况是复杂多变的，使得单一工况下的电池寿命预测方法无法在线实时应用于实车上，电池寿命预测的准确性和实时性无法同时兼顾。

目前，电池寿命预测的方法主要分为基于模型的估计方法和基于数据的估计方法。其中，基于模型的估计方法，由于汽车的实际行驶工况复杂多变，难以设计出与电池实际在线工作条件完全相同的模型来精确预测电池寿命，如专利CN107878445A,公布日为2018-4-6，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，而未考虑到其他工况下的电池性能衰减的特征，并且无法实现实际行驶工况下对电池性能和整车经济性的在线实时最优控制。而基于数据的估计方法，通过大量实验数据研究电池寿命的衰减规律，数据处理量巨大，不具有工况普适性，只能较准确地描述单一实验中或单一工况下的电池寿命衰减规律，而无法代表实际行驶工况下的电池寿命衰减规律。

此外，混合动力汽车能量管理策略一般分为基于规则的能量管理策略和基于优化的能量管理策略，基于规则的能量管理策略经常应用于实车控制，但是其规则的确定对经验的依赖性非常大，而国内研究效果优异的动态规划全局优化管理策略是离线优化，不能直接应用于实时控制。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于电池寿命衰减模式识别的混动汽车能量优化方法，在能量优化管理策略中均衡协调油耗与电池寿命衰减的关系，通过实际行驶工况下对电池寿命衰减模式的识别，实现对电池性能优化的同时可在线实时应用于实车，进而在保证动力性的同时提升整车燃油经济性，有效减缓电池寿命的衰减程度，提高电池寿命预测的精确性。

为解决上述技术问题，本发明提出的一种基于电池寿命衰减模式识别的混动汽车能量优化方法是采用如下技术方案实现的，包括下列步骤：

(1)针对中国乘用车工况、NEDC工况及HWFET工况分别开展基于动态规划算法的全局优化控制，得到混合动力系统发动机和电池工作状态随车速和整车需求功率的变化结果，具体包括：

①将中国乘用车工况、NEDC工况及HWFET工况分别离散为N个不同的阶段，通常以1秒为一个阶段，整车需求功率为：

P_req＝η·(P_e+P_bat)