[发明专利]一种考虑电池寿命的混合动力车能量管理方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及混合动力车能量管理技术领域，尤其是涉及一种考虑电池寿命的混合动力车能量管理方法及系统。

背景技术

石化燃料价格的上涨与环境问题的突出促进环保节能的新型绿色汽车的发展。纯电动车、混合动力车和燃料电池车都可作为新型绿色汽车，与传统汽车相比，它们效率高、排放少，已成为汽车产业发展的新趋势。纯电动车由于目前动力电池技术还不够成熟，比如续航能力不足、电池安全性差、电池寿命这些问题，尚不能大面积地推向应用；燃料电池车更是由于燃料存储和能量转换等技术障碍，以及相关基础设施配套不完善等原因，严重阻碍了其发展。混合动力车是目前主流的新能源车型。

一方面混合动力车的能量管理策略是整车控制的大脑，它协同控制各动力源的工作状态，在保证整车的动力性、安全性和舒适性的前提下，寻求效率最高、排放最少。国内混合动力车能量管理策略方面的研究主要是针对串联式和并联式混合动力车的能量管理，对于混连式混合动力车的能量管理研究尚属空白。而且国内研究的控制算法主要是使用基于规则或者是智能算法的控制策略。对于基于最优化方法的控制策略的研究成果尚不成熟，与国外存在较大差距。

另一方面混合动力车的动力电池由于长期在充放电的状态中，其寿命的长短也成为混合动力车能量管理中需要重点考虑的问题。而且通常的研究认为动力电池的寿命和燃油的消耗量之间是互相矛盾的，如何权衡这两者之间的关系，也是一个值得研究的新问题。传统的能量管理策略只关心油耗指标，对于电池的运行状况却考虑不多。而研究表明油耗经济性与电池的寿命确是一个矛盾的关系。如果在能量管理中只关心油耗问题，那么会使电池处在不太健康的运行状态中，影响其正常使用时间。

文献Battery State-of-Health Perceptive Energy Management for Hybrid Electric Vehicles(S.Ebbesen,P.Elbert and L.Guzzella,.IEEE Trans.on Vehicular Technology,2012.61(7):p.2893-2900)提出考虑电池健康状态的混合动力车能量管理策略，但由于其没有考虑电池寿命代价的影响，因此无法与油耗成本进行协调控制，控制效果并不理想。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种控制效果好、有效提高电池寿命、降低车辆使用总成本的考虑电池寿命的混合动力车能量管理方法及系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种考虑电池寿命的混合动力车能量管理方法，包括以下步骤：

1)采集当前车辆运行状态数据和电池运行状态数据；

2)建立车辆模型，并根据所述车辆模型预测未来一段时间内车辆运行状态和电池运行状态；

3)计算未来一段时间内电池容量衰减成本总和和油耗成本总和；

4)建立多目标控制模型，采用多目标协调控制算法获得满足优化目标的最优控制量，所述多目标控制模型包括目标函数J^*和约束条件C，

所述目标函数J^*为：J^*＝min(W_fJ_f+W_bJ_b)；

所述约束条件C包括：x_min≤x_k≤x_max，y_min≤y_k≤y_max和u_min≤u_k≤u_max；

其中，J_f为油耗成本总和，J_b为电池衰减成本总和，W_f为油耗成本的权值，W_b为电池寿命成本的权值，x_k为k时刻车辆模型的状态量，x_min、x_max分别为状态量的最小值和最大值，y_k为k时刻车辆模型的输出量，y_min、y_max分别为输出量的最小值和最大值，u_k为k时刻车辆模型的控制量，u_min、u_max分别为控制量的最小值和最大值；

5)根据最优控制量形成控制信号，控制车辆的运行状态。

所述车辆运行状态数据包括车速、发动机转速和电机转速；