[发明专利]一种电动汽车跟驰节能控制系统及其博弈论方法

说明书

本发明公开了一种电动汽车跟驰节能控制系统及其博弈论方法，本发明属于公开了复杂交通环境下跟车过程中每个参与者纯策略收益的量化方法，给出了混合策略纳什均衡优化求解方法。将混合策略在每个采样时刻的纳什均衡概率分布转化为控制指标的当前权重系数。基于模型预测控制的滚动优化，得到了最优的跟车策略，本发明解决了现有技术中难以平衡跟车性能与再生制动能量回收效率的问题。

技术领域

本发明属于电动汽车整车控制技术领域，具体为一种电动汽车跟驰节能控制系统及其博弈论方法。

背景技术

跟车系统对减轻驾驶员的操纵负担，提高行车安全性具有重要意义。它是最有可能在复杂交通环境下实现大规模市场进入的自主驾驶技术之一。车辆在交通拥堵时，会频繁刹车，与前方车辆保持安全距离。因此，电动汽车可以通过再生制动回收制动能量并进一步扩大其行驶范围。但是，受其最大再生制动力能力的限制，当目标制动力超过电制动能力时，必须加入摩擦制动系统，以保证跟车安全，摩擦副的制动能量将以热能的形式损失，且无法回收。更大的制动强度可以提高跟车安全性，但会降低乘坐舒适性。因此，如何平衡跟驰控制中不同目标之间的关系，对于自动驾驶系统和电动汽车的推广具有重要意义。

目前，传统化石燃料汽车自适应巡航控制系统的经济性优化已经成熟。与化石燃料汽车相比，混合动力汽车和电动汽车更容易通过再生制动设计控制策略，以提高自适应巡航控制系统的经济性。

在现有已公开的研究中，例如：中国发明专利申请号为CN201810369446.X，名称“一种基于电机与ESC联合控制的电动汽车自适应巡航方法”；中国发明专利申请号为CN201510161688.6，名称“车辆自适应巡航控制方法及装置”；中国发明专利申请号为CN201711342424.6，名称“车辆及其自适应巡航轨迹的记录方法、系统”；中国发明专利申请号为CN201810571119.2，名称“一种汽车自适应巡航弯道跟随控制装置及控制方法”提出了多种汽车自适应巡航控制方法，然而，上述研究并未考虑复杂交通环境对再生制动效率的影响。受最大制动力能力的限制，制动系统的工作模式(再生制动力占总制动力的比例)与交通环境复杂程度密切相关。因此，基于车路闭环系统的节能控制设计可以为实际应用提供更好的节能性能。此外，在复杂的交通环境中，车辆的其他性能，如跟车安全性和制动舒适性，则未考虑在内。而再生制动性能在制动过程中往往与制动强度等其它性能指标相矛盾。

在跟车过程中，制动行为分为决策和执行两个阶段。决策者应根据综合性能指标的博弈关系给出合理的目标信号。在现有的跟驰过程多目标决策控制研究中，模型预测控制因其动态协调优化能力而得到广泛应用。在滚动优化过程中，理想的控制方法是根据交通环境动态调整各性能指标的权重系数。例如，在保证跟车安全的前提下，在保证车辆跟驰安全的前提下，增大制动经济性指标的权重系数，以达到更高的制动能量回收效率。当车辆接近主车时，舒适性和经济性指标降低，以保证跟车安全。对于多个指标之间的冲突，通过建立博弈模型并求解其纳什均衡，可以得到各绩效指标的合理收益分配。综上所述，在电动汽车跟驰控制决策阶段，需要考虑复杂交通环境下电动汽车各项性能指标之间的博弈关系。这将有助于根据混合策略纳什均衡动态获取跟驰过程中的制动行为执行顺序。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电动汽车跟驰节能控制系统及其博弈论方法，以解决现有技术中难以平衡跟车性能与再生制动能量回收效率的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：