[发明专利]一种考虑电池健康状态的混合动力汽车电池寿命优化方法

说明书

本发明旨在公开一种考虑电池健康状态的混合动力汽车电池寿命优化方法，该控制方法包括，驾驶模式识别模块和电池寿命优化方法两部分。针对插电式混合动力汽车，把每阶段的燃油消耗成本和考虑电池健康状态的电池寿命衰减成本总和作为优化目标函数，并基于动态规划算法进行求解；采用随机森林模型对行驶特征参数进行训练以实现驾驶模式的识别，利用各驾驶模式下对应的优化结果分别训练神经网络控制器，建立对应的基于神经网络的能量管理控制策略以实现电池寿命优化；本发明提出的方法实现了电池寿命实时优化，提高了整车行驶里程，在保证整车燃油经济性的同时提高了电池寿命，降低了车辆使用成本。

技术领域

本发明属于混合动力汽车电池寿命领域，更确切地说，本发明涉及一种考虑电池健康状态的混合动力汽车电池寿命优化方法。

背景技术

混合动力汽车存在多个动力源，需要合理协调各个动力源的工作状态以满足整车动力性，进而充分发挥其节能优势。插电式混合动力汽车作为混合动力汽车中的一种重要类型，与非插电式混合动力汽车相比，其电池容量更大，可以支持行驶的里程更长。短途行驶时，整车电力系统提供能量驱动车辆，这使得其具有纯电动汽车的优点，其动力电池性能直接影响驱动电机的性能，从而影响整车的燃油经济性和排放性能，是实现整车最优性能的关键。

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，以油耗为单目标优化的控制策略可能存在过度使用电池的风险，会导致电池频繁更换，因此在优化整车经济性时考虑电池性能的衰减程度有利于提高整车燃油经济性和行驶里程、降低车辆使用成本、提高电池使用性能、减小电池更换次数。电池健康状态很大程度上影响电池的使用年限，电池健康状态越好，其利用价值越高，同时能够让用户对车辆的使用年限得到更大的延长，因此在能量管理控制策略中评估电池健康状态是十分重要的。目前的电池寿命的研究主要集中在优化特定工况下的电池寿命，只能获得特定工况下的理论电池寿命衰减情况，而没有考虑行驶里程对电池寿命衰减的影响，因此从行驶里程的角度来划分插电式混合动力汽车的驾驶模式有利于优化电池寿命。

目前电池健康状态的估计方法大多仅考虑电池的运行状态，如中国专利公布号为CN107831444A，公布日为2018-03-23，公开了一种锂离子电池健康状态估计方法，从电池工作时可实时测量的表观数据出发，获得锂离子电池健康状态估计方法，具有参数易获取及可实时应用的特性，但是没有考虑到整车经济性对电池寿命衰减程度的影响。电池寿命的优化方法主要为基于模型的估计方法，如专利号为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，但未考虑电池健康状态及行驶里程的变化对电池寿命衰减的影响。现有公开专利并未充分考虑电池健康状态衰减程度和基于行驶里程的整车驾驶模式之间的联系，使得在实际行驶工况下很难充分优化电池寿命，进而导致电池使用条件恶化，不利于提高整车燃油经济性。本专利针对插电式混合动力汽车，制定了考虑电池健康状态的电池寿命优化方法，对于优化电池使用条件和节能、提高系统在实际行驶里程下对工况的适应性都有重要意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种考虑电池健康状态的混合动力汽车电池寿命优化方法，在能量优化管理策略中均衡协调油耗与电池寿命衰减程度的关系，通过实际行驶工况下对驾驶模式的识别，实现对电池使用性能优化的同时可在线实时应用于实车，进而在保证整车燃油经济性的同时改善电池的使用条件，有效减缓电池寿命的衰减程度，延长电池的使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明提出的一种考虑电池健康状态的混合动力汽车电池寿命优化方法是采用如下技术方案实现的，包括下列步骤：