CN107600065A - 一种基于动力电池寿命优化的整车控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于动力电池寿命优化的整车控制方法，在能量消耗阶段：当能量消耗阶段发动机组禁止启动时，为动力电池的SOC值的下降提供较快路径；或当车辆在行驶里程内可同时利用电池及发电机组功率进行驱动时，为电池的SOC值的下降提供相对缓慢路径；在能量维持阶段：将动力电池的SOC值维持在较窄的窗口之外以保证动力电池的使用寿命。本发明将BMS的部分功能集成到整车控制器VCU中，基于不同驾驶员的驾驶习惯及环境等综合因素进行最优能量管理，利用动态规划的全局优化算法对电动车辆在不同行驶工况、里程、控制方法、电池特性下的能量分配及优化，以延长动力电池使用寿命，同时降低车辆的成本。

Description

一种基于动力电池寿命优化的整车控制方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车领域，具体涉及一种基于动力电池寿命优化的整车控制方法。

背景技术

本领域通常车辆控制器(以下简称VCU)和电池管理系统(以下简称BMS)是分开的，不具备寿命预估模型及进行电池包寿命的优化。

然而，动力电池价格昂贵，占电动车成本较高，延长动力电池寿命以降低整车的使用成本成为研究的关键。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种基于动力电池寿命优化的整车控制方法。

基于动力电池寿命优化的整车控制方法：

在能量消耗阶段：

当能量消耗阶段发动机组禁止启动时，车辆纯电动行驶，为动力电池的SOC值的下降提供较快路径；或

当车辆在行驶里程内可同时利用电池及发电机组功率进行驱动时，为电池的SOC值(即电池的剩余电量值)的下降提供相对缓慢路径；

在能量维持阶段：

将动力电池的SOC值维持在较窄的窗口之外以保证动力电池的使用寿命。

优选地，基于动力电池的寿命预估模型，提取在整车环境下对动力电池寿命重要影响因子，同时根据整车控制模式及其它整车运行条件，对动力电池在相应条件下的运行特性进行分析，确定电池寿命加速因素的数值有效结果，进而优化整车的控制方法，对电池寿命的衰减进行对比分析，从而对控制方法进行优化延长动力电池的使用寿命。

优选地，所述动力电池寿命重要影响因子包括温度、SOC值及充放电窗口。

优选地，选用VCU作为主控模块。

优选地，选用包含动力电池模块、发动机组、驱动电机组、直流转换器DC/DC、车载充电机(OBC)和防抱死刹车系统ABS在内的组件作为辅助模块。

优选地，车辆根据动力电池模型中比对，指导所述整车控制方法的切换和所述整车控制方法中参数优化分配。

优选地，对于驱动电机的功率需求，发电机组的控制方法(驱动电机处总需求功能一定时，发电机组控制方法等价于能量流分配方法)分别如下：

纯电动模式+发电机组开关型车辆控制模式：发电机组定点工作，输出功率为恒定值；

纯电动+能量维持型车辆控制模式：能量维持阶段，发电机组跟随驱动功率需求值；

优化的混合车辆控制模式：发电机组与电池间优化分配功率，发电机组按最优燃油经济性曲线运行。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的基于动力电池寿命优化的整车控制方法，将BMS的部分功能(即主控板的功能)集成到整车控制器VCU中，基于不同驾驶员的驾驶习惯及环境等综合因素进行最优能量管理，利用动态规划的全局优化算法对电动车辆在不同行驶工况、里程、控制方法、电池特性下的能量分配及优化，以延长动力电池使用寿命，同时降低车辆的成本。

2、本发明提供的基于动力电池寿命优化的整车控制方法，对混动车辆及纯电动车辆均适用。

附图说明

图1为符合本发明优选实施例的基于动力电池寿命优化的整车控制方法的示意图。

图2为符合本发明优选实施例的基于动力电池寿命优化的整车控制方法的另一示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

此方法对混动车辆及纯电动车辆均适用，下面以混合动力PHEV车型为例进行说明。

如图1所示，混合动力车辆根据动力电池的SOC状态，将运行模式分为两个阶段，即能量消耗(Charge Depleting,CD)阶段和能量维持(Charge Sustaining,CS)阶段。在CD阶段，通常动力电池单独或与发电机组共同提供车辆驱动功率。在CS阶段，整车控制方法使SOC维持在较窄的窗口之内，以保证动力电池的使用寿命。LCD为车辆在CD阶段的行驶里程。车辆控制方法分为以下两类：当CD阶段发电机组禁止启动时，车辆纯电动行驶，定义此种控制方法为“EV+CS”方法，此种方法下为动力电池SOC下降较快路径；当车辆在行驶里程内可同时利用电池及发电机组功率进行驱动时，定义此种控制方法为混合型控制方法，简称为“Blended”方法。Blended方法下，电池SOC下降速度相对缓慢，CD阶段时间延长并可能覆盖整个行驶里程。

基于动力电池的寿命预估模型，提取在整车环境下对动力电池寿命重要影响因子，即温度、SOC及充放电窗口，同时根据整车控制模式及其它整车运行条件，对动力电池在相应条件下的运行特性进行分析，确定电池寿命加速因素的数值有效结果，进而优化整车的控制器方法，对电池寿命的衰减进行对比分析，从而对控制方法进行优化延长动力电池的使用寿命。本专利主控模块为VCU，辅助模块包含动力电池模块、发动机组、驱动电机组、直流转换器DC/DC、车载充电机(OBC)、防抱死刹车系统ABS等模块。具体控制方法如图2所示，电动车的动力系统工作模式切换如表1所示。

表1增程式电动车动力系统工作模式

1、根据驾驶员的驾驶意图，与整车控制器VCU相关的系统状态包含动力系统中发动机、电机及动力电池等系统状态。此外还包含充电机系统、DC-DC系统、防抱死刹车系统ABS系统等上报的数据信息。根据不同驾驶员的驾驶习惯和车辆的运行环境，正确采集及判断整车各子系统工作状态是以获取整车运行条件下的温度、SOC、充放电窗口等有效数值。

2、基于动力电池的寿命预估模型，根据实车获得有效参数，进行寿命的预测，按能量管理方法做出相应决策，进而确定被控子系统下步的目标运行状态。

3、车辆根据动力电池模型中比对，指导车辆控制方法的切换和车辆控制方法中参数优化分配。在三种车辆控制方法模式下，对于驱动电机的功率需求，发电机组的控制方法(驱动电机处总需求功能一定时，发电机组控制方法等价于能量流分配方法)分别如下：1)EV模式+发电机组开关型车辆控制模式：发电机组定点工作，输出功率为恒定值。2)EV+CS型车辆控制模式：CS阶段，发电机组跟随驱动功率需求值。3)优化的Blended车辆控制模式：发电机组与电池间优化分配功率，发电机组按最优燃油经济性曲线运行。

与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：

1、本实施例提供的基于动力电池寿命优化的整车控制方法，将BMS的部分功能(即主控板的功能)集成到整车控制器VCU中，基于不同驾驶员的驾驶习惯及环境等综合因素进行最优能量管理，利用动态规划的全局优化算法对电动车辆在不同行驶工况、里程、控制方法、电池特性下的能量分配及优化，以延长动力电池使用寿命，同时降低车辆的成本。

2、本实施例提供的基于动力电池寿命优化的整车控制方法，对混动车辆及纯电动车辆均适用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种基于动力电池寿命优化的整车控制方法，其特征在于，

在能量消耗阶段：

当能量消耗阶段发动机组禁止启动时，车辆纯电动行驶，为动力电池的SOC值的下降提供较快路径；或

当车辆在行驶里程内可同时利用电池及发电机组功率进行驱动时，为电池的SOC值的下降提供相对缓慢路径；

在能量维持阶段：

将动力电池的SOC值维持在较窄的窗口之外以保证动力电池的使用寿命。

2.如权利要求1所述的基于动力电池寿命优化的整车控制方法，其特征在于，基于动力电池的寿命预估模型，提取在整车环境下对动力电池寿命重要影响因子，同时根据整车控制模式及其它整车运行条件，对动力电池在相应条件下的运行特性进行分析，确定电池寿命加速因素的数值有效结果，进而优化整车的控制方法，对电池寿命的衰减进行对比分析，从而对控制方法进行优化延长动力电池的使用寿命。

3.如权利要求2所述的基于动力电池寿命优化的整车控制方法，其特征在于，所述动力电池寿命重要影响因子包括温度、SOC值及充放电窗口。

4.如权利要求1所述的基于动力电池寿命优化的整车控制方法，其特征在于，选用车辆控制器作为主控模块。

5.如权利要求1所述的基于动力电池寿命优化的整车控制方法，其特征在于，选用包含动力电池模块、发动机组、驱动电机组、直流转换器DC/DC、车载充电机和防抱死刹车系统ABS在内的组件作为辅助模块。

6.如权利要求1所述的基于动力电池寿命优化的整车控制方法，其特征在于，车辆根据动力电池模型中比对，指导所述整车控制方法的切换和所述整车控制方法中参数优化分配。

7.如权利要求1所述的基于动力电池寿命优化的整车控制方法，其特征在于，对于驱动电机的功率需求，发电机组的控制方法分别如下：

纯电动模式+发电机组开关型车辆控制模式：发电机组定点工作，输出功率为恒定值；

纯电动+能量维持型车辆控制模式：能量维持阶段，发电机组跟随驱动功率需求值；

优化的混合车辆控制模式：发电机组与电池间优化分配功率，发电机组按最优燃油经济性曲线运行。