[發明專利]基于MPC的HEV自適應巡航中多目標的能量管理方法有效
| 申請號： | 202010022703.X | 申請日： | 2020-01-09 |
| 公開（公告）號： | CN111231930B | 公開（公告）日： | 2021-06-29 |
| 發明（設計）人： | 胡曉松;張小倩;唐小林;韓杰;李佳承 | 申請（專利權）人： | 重慶大學 |
| 主分類號： | B60W20/11 | 分類號： | B60W20/11;G06Q10/04;G07C5/08 |
| 代理公司： | 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275 | 代理人： | 趙榮之 |
| 地址： | 400044 重*** | 國省代碼： | 重慶;50 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 基于 mpc hev 自適應 巡航 多目標 能量 管理 方法 | ||
本發明涉及一種基于MPC的HEV自適應巡航中多目標的能量管理方法，屬于新能源汽車領域。該方法包含步驟為：S1：HEV跟車過程及動力傳統系統建模，計算相應時刻整車的需求轉矩，并考慮發動機排放模型；S2：考慮跟車過程中各綜合性能要求，分別計算與跟車安全性、燃油經濟性和排放性能對應的代價函數；S3：采用MPC算法，預測車輛未來時刻的需求轉矩，由此算出預測域內總的代價函數；S4：根據S3中求得的總代價函數，最小化目標函數得到最優的轉矩分配，使得發動機工作在高效率區域。本發明考慮了汽車在跟車過程中的安全性、燃油經濟性和低排放性能，在緩解交通壓力的同時，能夠減少能源消耗，汽車排放物對環境的污染。
技術領域
本發明屬于新能源汽車領域，涉及基于模型預測控制(Model PredictiveControl，MPC)的混合動力汽車HEV自適應巡航中多目標的能量管理方法。
背景技術
混合動力汽車(HEVs)比傳統燃料動力汽車具有更低的能耗和更少的有害排放，這是由于可逆儲能裝置和電機提供了更多的自由度。在HEV中，能源管理策略(EMS)對燃油經濟性有重要影響。EMS的設計和性能受到交通狀況、未來交通信息、道路狀況等外部因素的影響。
同時，研究人員正在大力研發智能網聯車(CAVs)技術。通過車車通信(V2V)和車輛對基礎設施通信(V2I)，這些技術使得車輛能夠共享和交換當前交通狀況的信息?；贑AV技術提供的有用信息，將EMS與自適應巡航控制(ACC)相結合，可以進一步提高燃油經濟性和車輛性能。開發一個同時解決多目標控制問題的控制框架是非常重要的。然而，這對傳統的啟發式方法而言，優化多約束目標問題是一個巨大的挑戰。
發明內容
有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于MPC的HEV自適應巡航中多目標的能量管理方法。本發明使用了MPC算法，充分利用基于V2V獲得的交通信息來規劃后車速度，從而提高跟車過程中的燃油經濟性和減少排放，具體步驟如下：
為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：
基于MPC的HEV自適應巡航中多目標的能量管理方法，該方法包含以下步驟：
S1：HEV跟車過程及動力傳統系統建模，計算相應時刻整車的需求轉矩，并考慮發動機排放模型；
S2：考慮跟車過程中各綜合性能要求，分別計算與跟車安全性、燃油經濟性和排放性能對應的代價函數；
S3：采用MPC算法，預測車輛未來時刻的需求轉矩，由此算出預測域內總的代價函數；
S4：根據S3中求得的總代價函數，最小化目標函數得到最優的轉矩分配，使得發動機工作在高效率區域。
可選的，所述步驟S1包括以下步驟：
S11：建立跟車模型，采樣時間為0.1秒；
vf，k+1＝vf，k+af，k·Ts
其中，下標f代表后車，k表示時間，sf代表位置，vf代表速度，Ts是采樣時間，af表示加速度；
整車的需求轉矩計算如下：
其中，Td為k時刻車輪處的需求轉矩；mv，為整車質量；g是重力加速度；f為滾動阻力系數；θ為道路坡度；ρ為空氣密度；A表示迎風面積；CD為空氣阻力系數；vf，k代表k時刻后車速度；af，k為k時刻后車加速度；rw為車輪半徑；
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