[发明专利]基于V2X的混合动力汽车的能量管理优化控制方法

权利要求书

1.基于V2X的混合动力汽车的分层能量管理优化控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)、基于车联网环境，汽车通过专用短距离通信(DSRC)、射频识别(RFID)、蓝牙、ZIGBEE、WI-FI或窝峰网，进行车与车通信以及车与交通实施通信；

步骤(2)、通过交通信号灯正时获取混合动力汽车的目标车速；

步骤(3)、通过上层控制器集成的模型预测算法以及步骤(2)获取的混合动力汽车目标车速预测给定时间窗口的最优目标车速序列，并将最优目标车速序列通过无线传输形式反馈给每辆车的驾驶员，驾驶员根据最优目标序列车速进行加速或者制动；

步骤(4)、车载通信装置将加速和制动踏板传感器采集的信号反馈发送给云端服务器；

步骤(5)、云端服务器根据加速或者制动踏板传感器采集到的信号，计算驾驶员请求转矩或者功率信息并通过无线传输的方式发送给下层控制器；

步骤(6)、下层控制器根据接收到的驾驶员请求的转矩或功率信息,获取当前时刻发动机和电机的最优转矩或功率分配，并将最优转矩或功率分配指令通过无线传输发送给发动机控制器、电机控制器、变速箱控制器以及动力电池控制器；

步骤(7)、各动力部件控制器根据接收到的控制指令控制对应的动力部件执行相关的输出操作，并将动力部件的实际输出反馈给下层控制器进行闭环修正；

步骤(2)中获取混合动力汽车目标车速，包括如下步骤：

步骤(21)、建立混合动力汽车纵向动力学模型，如公式(1)：

式(1)中，s_i为第i辆车的位置，用坐标表述；

v_i为第i辆车的速度，单位为m/s；

x_i为第i辆车的状态向量；

u_i为第i辆车的控制变量，含义为任意时刻单位质量牵引力或制动力，单位为N/kg；

M_i第i辆车的质量，单位为kg；C_D为控制阻力系数；ρ_a为空气密度，单位为kg/m³；A_fi为第i辆车的迎风面积，单位为m²；μ为滚动阻力系数；θ为坡度，单位为(°)；

步骤(22)、建立混合动力汽车的功率平衡方程，如公式(2)：

式(2)中，P_ireq为第i辆车的驱动需求功率，单位为W；

步骤(23)、根据混合动力汽车的功率平衡方程，且在满足纵向动力学约束的前提下，建立N辆车消耗的总能量的最小值模型，如公式(3)：

式(3)中，为混合动力汽车的等效燃油消耗率，单位为g/s；

η_eff为汽车传动系统的总效率；H为汽油的热值，单位为J/g；

T为给定的时间窗口，单位为s；

δt为计算步长，单位为s；v_imin、v_imax分别为汽车行驶速度的最小和最大值，单位为m/s；

u_imin、u_imax分别为控制变量的最小和最大值，单位为N/kg；

步骤(24)、为避免混合动力汽车红灯停车,根据交通信号灯正时获取目标车速:

基于交通信号灯正时，建立汽车目标车速求解模型,如公式(4)：

其中，v_imin≤v_iobj(t_d)≤v_imax v_iobj为第i辆车的目标车速，单位为m/s；d_ia(t_d)为第i辆车的位置s_i与交通信号灯a的距离，单位为m；K_w为信号灯的循环次数，取整数；t_g、t_r分别为红灯和绿灯的持续时间，单位为s；t_c为一个红绿灯周期的时间，单位为s；t_d为汽车行驶的时间，单位为s。