[发明专利]一种考虑衰减的燃料电池汽车动力电池优化设计方法

说明书

本发明公开一种考虑衰减的燃料电池汽车动力电池优化设计方法，包括内层能量管理优化控制和外层动力电池容量优化控制。在考虑动力电池寿命衰减的基础上，设计内层能量管理优化控制，以综合氢耗和动力电池寿命衰减最小为多目标进行优化，采用动态规划算法求解。外层动力电池容量优化控制在内层能量管理优化控制求得最小的氢耗和电池寿命衰减的基础上，定义动力电池容量的优化范围，通过遍历优化求解得到最优的动力电池容量。本发明提出的方法可以优化动力源的工作点，延长动力电池的使用寿命，提高车辆经济性，降低车辆全寿命周期成本。

技术领域

本发明属于汽车控制系统，更确切地说，本发明涉及考虑衰减的燃料电池汽车动力电池优化设计。

背景技术

电-电混合燃料电池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需求，进而充分发挥其节能优势。其中，动力电池性能直接影响驱动电动机的性能，从而影响整车的燃氢经济性和排放性能，是实现整车性能的关键。

研究表明，燃氢消耗与动力电池寿命衰减程度是矛盾的关系，并且能量管理策略的设计与动力电池容量的优化高度耦合，因此设计动力电池容量时，在能量优化管理控制策略中考虑动力电池寿命的衰减程度对提高整车燃氢经济性、降低车辆使用成本、提高电池使用性能是十分必要的。电池寿命模型可分为模型法和数据驱动法，模型法是基于电池运行机理和老化所构建的模型，但是复杂程度高、预测误差较大；数据驱动法是基于大量的实验数据构建电池寿命模型，只能较准确的描述单次实验中或者单一工况下的电池寿命。

目前对动力电池使用性能的研究主要集中在能量管理控制中，如中国专利公布号为CN107878445A，公布日为2018-04-06，公开了一种考虑电池寿命的混合动力汽车能量管理方法，在离线的全局优化控制中考虑了电池寿命衰减，提高了电池寿命，而未考虑到行驶工况的变化对电池寿命的影响；现有公开专利，在动力电池设计和整车能量管理控制中很少考虑动力电池容量和整车经济性的关系，进而导致电池使用性能降低，不利于提高整车燃氢经济性，本专利针对燃料电池汽车，制定了基于考虑衰减的动力电池优化方法，对于优化电池使用性能和节能有重要意义。

发明内容

本发明提出了一种轮毂液压驱动系统的蠕行模式温度补偿调速控制方法，为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的，包括下列步骤：

(1)外层动力电池优化控制

设定动力电池的容量范围为[Q_min,Q_max]，Q_min为动力电池的最小容量，Q_max为动力电池的最大容量，然后将其离散为k个动力电池容量的备选值，在内层能量管理优化控制求得最优解的基础上，外层动力电池优化控制通过外循环来遍历动力电池容量的备选值，来选出动力电池的最优容量值；

(2)内层能量管理优化控制

①建立多目标优化控制模型，包括：优化目标函数和动力电池寿命衰减模型，采用动态规划算法获得满足优化目标的最优控制量；

优化目标函数为：

式中，μ为权重系数，取值范围为0～1；C_H2(x_k,u_k)为燃氢消耗成本，包括燃料电池燃氢消耗和动力电池等效燃氢消耗；C_H(x_k,u_k)为动力电池寿命衰减成本；C_a为转化系数；x_k为状态变量，即动力电池荷电状态(SOC)；u_k为决策变量，即动力电池功率；

基于外循环的动力电池容量备选值，状态转移方程S_g[x_k,u_k]为：