[发明专利]一种可实现混合动力系统电量平衡的边界计算方法

说明书

本发明提供一种可实现混合动力系统电量平衡的边界计算方法，属于新能源汽车技术领域，该方法在DP后向运寻优前，首先开展系统边界计算，获取每一时刻状态变量的边界约束，进而通过在后向迭代寻优过程中考虑边界约束，实现系统的电量平衡。通过边界约束的求解而不再需要罚函数，算法的鲁棒性不再受到模型参数、运行工况的影响。

技术领域

本发明提供一种可实现混合动力系统电量平衡的边界计算方法，属于新能源汽车技术领域。

背景技术

混合动力具有电量平衡的要求，当前实现混合动力系统电量平衡的方法，主要采用罚函数进行大量调试实现。如基于DP的能量管理策略优化通常采用罚函数来满足系统电量平衡的条件。然而，多数研究中的罚函数都需要研究人员凭借经验进行多次调试，调试工作量庞大，也不利于算法的自动化实施。此外，由于用于优化的模型参数将随着时间的推移或车辆状态的变化而变化，而全局优化的目标工况也将随着历史运行数据的变化而变化，这些因素都将导致研究人员出示标定的罚函数不具有良好鲁棒性，进一步降低罚函数方法的应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷，避免进行罚函数的大量调试工作，可有效实现混合动力系统电量平衡的边界计算方法，其技术内容为：

第一步，建立混合动力系统电池容量与电流的关系：采用等效内阻模型作为电池模型，可以得到电池电流和电池功率之间的关系：

式(1)中，电池开路电压E＝f_U(SOC)，是关于SOC的函数，根据SOC与电池容量、电流的关系：

式(2)中，E为电池开路电压，I_bat为电流，r_int为等效内阻，Q_bat为电容真实容量，Q_max为电池最大容量，SOC为电池荷电状态，由式(2)可以得到混合动力系统容量与电流的关系：

Q_bat(k+1)＝Q_bat(k)+I_batΔt (3)

第二步，确定系统状态变量与控制变量的关系：根据式(3)可以得到系统状态变量与控制变量的关系，如下：

由式(4)系统状态变量与控制变量之间的关系可以表示为：

x_k+1＝f_k(x_k,u_k)+x_k (5)

第三步，系统状态下边界求解方法：定义k时刻能够允许系统达到终止状态下边界的最小状态变量值为该时刻的下边界约束x_k,low，根据混合动力系统的电量平衡要求，系统终止状态的范围为控制目标是已知量，即：x_N,low＝x_f,min，x_f,min为终止状态的下边界值，k＝N-1到k＝0时刻的系统状态下边界可以用后向迭代计算进行求解，如下：

考虑本系统的状态变量为SOC，为[0,1]之间的正数，式(6)可以进一步改写为：

在后向迭代计算中，x_k+1,low为已知量，初始值为x_f,min，仅x_k,low和u_k为未知变量，可以利用不动点迭代方法进行求解x_k,low，k时刻的下边界求解流程如下：

①初始化：其中j为k时刻计算状态量下边界的迭代次数索引；

②开始迭代计算，直到达到特定的容差：如下：