[發(fā)明專利]基于分散式優(yōu)化的燃料電池汽車經濟型車隊巡航控制方法

在審

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• 申請日: 2022-06-27
• 公開（公告）號: CN115195722A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設計）人: 胡曉松;龍豪;唐小林;李亞鵬;韓杰;方元強;彭景輝;趙楠;李佳承
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B60W30/165
• 分類號: B60W30/165;B60W50/00
• 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

本發(fā)明涉及一種基于分散式優(yōu)化的燃料電池汽車經濟型車隊巡航控制方法，屬于新能源網聯汽車領域，包括以下步驟：S1：構建巡航控制場景下燃料電池車隊的通信拓撲模型、車距控制模型、隊列穩(wěn)定性模型；S2：在車隊控制層中，以乘坐舒適性、跟車安全性與隊列穩(wěn)定性為控制目標，構建基于共識型交替方向乘子法的分散式優(yōu)化框架；S3：采取后向建模方法構建車隊中各個車輛的動力系統(tǒng)模型，并構建各車載能量源的動力學模型與壽命模型；S4：以滿足需求功率為前提，車隊中各個車輛在車輛控制層中以減小氫氣消耗量與部件壽命退化為目標，求解整車功率分配優(yōu)化問題。本發(fā)明在保證車隊隊列穩(wěn)定性的同時降低了全壽命周期內的使用成本。

技術領域

本發(fā)明屬于新能源網聯汽車領域，涉及一種基于分散式優(yōu)化的燃料電池汽車經濟型車隊巡航控制方法。

背景技術

協(xié)同自適應巡航控制(CACC)是高級駕駛輔助系統(tǒng)中的一項重要分支技術，旨在通過車輛間通信技術來協(xié)調控制多輛網聯汽車的運動，或將他們進行編隊控制，進而通過車隊巡航控制技術來提升交通系統(tǒng)的安全性、經濟性以及通過效率。然而傳統(tǒng)的車隊控制策略多是基于集中式算法開發(fā)的，這導致了其伴隨有通訊成本高、計算時間慢等缺點；并且集中式的算法無法實現車輛在車隊中的“即插即用”，靈活性較差且風險抵御能力低。此外，當CACC系統(tǒng)與燃料電池汽車相結合時，又會為整車能效優(yōu)化問題帶來新的維度。然而傳統(tǒng)的燃料電池汽車能量管理策略(EMS)往往只專注于實現駕駛過程中的氫氣消耗最小化，卻忽略了整車動力源的退化成本，無法在實現燃料電池汽車在全壽命周期內的能效最優(yōu)。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于分散式優(yōu)化的燃料電池汽車經濟型車隊巡航控制方法，提高車隊巡航控制算法的風險抵御能力與計算速度，同時降低燃料電池汽車在全壽命周期內的使用成本。

為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種基于分散式優(yōu)化的燃料電池汽車經濟型車隊巡航控制方法，包括以下步驟：

S1：構建巡航控制場景下燃料電池車隊的通信拓撲模型、車距控制模型、隊列穩(wěn)定性模型；

S2：在車隊控制層中，以乘坐舒適性、跟車安全性與隊列穩(wěn)定性為控制目標，構建基于共識型交替方向乘子法C-ADMM的分散式優(yōu)化框架；

S3：采取后向建模方法構建車隊中各個車輛的動力系統(tǒng)模型，并構建各車載能量源的動力學模型與壽命模型；

S4：以滿足需求功率為前提，車隊中各個車輛在車輛控制層中以減小氫氣消耗量與部件壽命退化為目標，求解整車功率分配優(yōu)化問題。

進一步，所述步驟S1包括以下步驟：

S11：構建巡航控制場景下燃料電池汽車車隊的通信拓撲模型，通過測試車輛間傳輸通道來實時確定車隊在當前時刻下的信息傳遞模式，進而確定所述通信拓撲模型對應的總體目標函數，實現車隊中各個車輛的“即插即用”，所述通信拓撲模型表示為：

其中，G_mn用于表示通信測試結果的權重系數，m與n為車輛標號，L為車隊中的車輛總數，a₁～a_L分別為車輛1～L的加速度，a_m為車輛m的加速度，a_n為車輛n的加速度，C(a₁,a₂,…a_L)為總體目標函數，c(a_m,a_n)為車輛m與車輛n之間的局部目標函數；

S12：構建基于定時車頭時距策略(CTH)的車距控制模型，用于保證車隊巡航過程中的基本跟車安全，所述定時車頭時距策略(CTH)表示為：