[发明专利]一种基于循环寿命的船用锂电池组能量管理方法

权利要求书

1.一种基于循环寿命的船用锂电池组能量管理方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：采集船舶系统电池组的剩余容量SOC、锂电池组输出电流、温度和船速，通过能量守恒理论建立船舶航行里程和SOC模型；

步骤S2：根据全电动船舶航行的锂电池实际数据获得锂电池老化模型；基于锂电池组老化模型使用逻辑阈值优化算法用以降低锂电池组容量损失的老化速率；

所述步骤S1具体包括以下步骤：

步骤S11：确定船螺旋桨的推力与转矩关系,螺旋桨和船体在航行中相互影响，螺旋桨与水流的相对速度并不等于船体速度，两者综合获得船舶在水中实际航行速度；

式中：D为螺旋桨直径；J为进速比；ω为船在水中的伴流速度，取值范围0.1-0.18；n为螺旋桨的转速；v_S为船体的航行速度；M为螺旋桨转矩；k_m为螺旋桨的扭矩系数；k_p为螺旋桨的推力系数；T为螺旋桨的推力；

步骤S12：推进电机的功率为：

式中：P为推进电机的功率；k_c为推进电机和桨扭矩的传送比；n_e为电机的转速；

步骤S13：桨船舶航行时运动方程为：

式中：k_r为船体航行的阻力系数；k_t为电机推力和螺旋桨推力的传送比；m为船舶的质量；

步骤S14：进行锂电池输出能量和船舶消耗能量估算：

ΔE₁＝UIt＝UQ_bat(1-SOC_t) (6)

式中，SOC为锂电池剩余电量；n_e为电机转速；U为锂电池的额定电压；Q_bat为锂电池总容量；t为到达目的地时间；

步骤S15：假设船舶航行过程中，电池输出的能量全部转化为船舶航行的能量，无其他能量消耗；即ΔE₁＝ΔE₂,联立得到：

步骤S16：锂电池的SOC_t与里程S建模,由(4)、(5)和(8)得到SOC_t和路程S之间的关系，即

式中，v₀为船航行的初始速度；s为船航行总里程；

所述步骤S2具体包括以下步骤：

步骤S21：通过锂电池的老化公式(10)预测电池的循环寿命；通过SOC,Ic,θ,Ah,这四个数据进行预测容量损失，当电池组容量损失占总容量的20％时电池报废，电池组的循环寿命结束；

式中，I_c为电池放电倍率；Ah累计放电的电流量；Q_loss为电池组的损失容量；θ为电池内部温度；E_a为电池内部电势能；R_g为气体常数；α、β、η为模型参数；z为幂率指数；

步骤S22：根据预测的电池循环寿命获得老化严重因子σ_map，老化严重因子σ_map用以表征电池组容量衰减快慢；

步骤S23：采用两组磷酸铁锂电池作为电力存储装置，利用锂电池组的σ_map、n、5个阈值判断两电池组的通断时序。