[發明專利]油耗與排放一體化優化的商用車隊列合并方法

有效

• 申請號: 202110664644.0
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113408214B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 劉迪;胡云峰;張輝;宮洵;孫耀;李勇;陳虹
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G08G1/00;H04W4/46;H04L67/125
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 白冬冬

一種油耗與排放一體化優化的商用車隊列合并方法，屬于智能交通技術領域。本發明的目的是通過車聯網技術，獲得同路車輛目的地、車速、加速度等信息，構建綜合油耗與排放的優化問題，優化車輛瞬時編隊行為的油耗與排放一體化優化的商用車隊列合并方法。本發明的步驟是：車速模型搭建、油耗與排放模型、控制目標的確定、問題約束的確定。本發明對參與隊列合并的車輛的車速進行了規劃，獲得了可以使隊列整體油耗與排放綜合最優的每輛車的車速以及對應該車速的控制輸入。

技術領域

本發明屬于智能交通技術領域。

背景技術

車輛智能網聯(車聯網)是由車輛位置、速度和路線等信息構成的巨大交互網絡，車輛可以通過車聯網完成自身環境和狀態信息的采集以及自身信息的上傳。研究表明重型貨運車輛以很小間距列隊行駛時能有效減少跟隨車的空氣阻力，從而降低風阻油耗。車聯網技術的發展使得車輛在編隊行駛時能夠通過車輛與車輛信息交互(V2V)，車輛與網絡信息交互(V2N)，車輛與交通設施信息交互(V2I)獲得道路信息，同路車輛的加速度、速度、位置等等智能信息，從而使用這些廣泛超前的信息優化車輛編隊行為，獲得車輛在編隊時整體油耗與排放綜合最優的效果。現有研究在對車輛編隊控制時，具有以下缺點：(1)為了簡化問題，將時域問題轉化為距離域問題，只得到車輛的平均最優速度，沒有優化車輛的瞬時速度。(2)排放只是作為降低油耗帶來的附加效益，沒有考慮車輛行駛時排放和油耗的綜合控制。(3)為了最大限度地減小風阻，采用了風阻最小的距離，但沒有考慮車輛行駛的安全性。(4)在車輛層面優化中沒有添加發動機系統信息，可能導致發動機系統不能滿足更高層次優化的要求或增加發動機控制系統的負擔。

發明內容

本發明的目的是通過車聯網技術，獲得同路車輛目的地、車速、加速度等信息，構建綜合油耗與排放的優化問題，優化車輛瞬時編隊行為的油耗與排放一體化優化的商用車隊列合并方法。

本發明的步驟是：

S1、車速模型搭建

以柴油商用車為研究對象，當道路上有N輛車準備進行編隊行駛時，選取行駛位移和車速為狀態變量，構建參與編隊的第i輛車的縱向動力學系統方程如下

其中i代表參與編隊的第i輛車，各類符號分別為第i輛車的：s_i為第i輛車的車輛位移，v_i為第i輛車的車速，F_t,i為第i輛車的車輛控制輸入力，M_i為第i輛車的車輛質量，為第i輛車的風阻力帶來的減速度，α_r,i＝gC_r,icos(θ_i)為第i輛車的滾動阻力帶來的減速度，α_g,i＝gsin(θ_i)為第i輛車的坡度阻力帶來的減速度，ρ為空氣密度，C_d,i為第i輛車的風阻系數，A_f,i為第i輛車的迎風面積，g為重力加速度，C_r,i為第i輛車的阻力摩擦系數，θ_i為第i輛車的道路坡度；其中C_d,i與車輛間距有關：

其中δ_(i,i+1)為第i輛車與第i+1輛車之間的車輛間距即δ_(i,i+1)＝s_i+1-s_i，s_i+1為第i+1輛車的位移，為沒有前車影響時車輛的風阻系數，與為擬合參數；

S2、油耗與排放模型：

動能在時間域上的體現即為車輛的驅動功率，第i輛車的驅動功率公式為：

P_ac,i＝F_t,i·v_i (3)