[发明专利]基于电池容量损失控制的CEBs速度规划模型的构建与应用

权利要求书

1.一种基于电池容量损失控制的CEBs速度规划模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)获取进行速度规划的具有公交专用道的公交线路的如下信息：

①线路上的交叉口数量d、公交站数量e；沿着公交路线，n_k是第k个信号交叉口，k＝0、1、2，3，…，d+1；m_j为出行方向上的第j个公交站，j＝1，2，…，e；其中，n₀为第一个公交车站上游的信号交叉口，n_d+1为最后一个公交站e下游的信号交叉口；

②获取公交车在路段上的行驶时间

从n_k到n_k+1的传播时间表示为：

其中，

是第l个驾驶区间的持续时间，l＝1，2，且加速或减速过程中花费的时间匀速巡航时间式中，为加速度，是到达交叉点时的公交车速度，是到达下一个交叉口时的公交车速度，为公交车到达的时间，为公交车完成加速过程后的时间，为到达下一个交叉口的时间；

为第i个驾驶区间的持续时间，i＝1，2，3，4，5，6；为从交叉口n_k到公交车站m_j的距离；是公交站m_j到交叉路口n_k+1的距离；为公交站的上车人数，为公交站的下车人数，γ是一位乘客上车或下车所需的平均时间；且

以上各式分别表示路段在六个行驶区间的耗时，和分别是在公交站m_j的到达和出发时间；是到达交叉点时的公交车速度，公交车先加速或减速然后保持的恒定速度再以加速度减速到达公交站m_j，停留一段时间后，继续以加速度加速到达速度然后保持恒定速度，直到到达下一个交叉口；

(2)建立基于LFP电池容量损失的速度规划模型：

①电池容量损失的计算

设有Q个行驶间隔，并按公交路线的出行方向将其分类在Ω组中；d_q是第q个行驶区间，q＝1,2,...,Q；则由下式确定公交车在整个公交路线行驶过程中的电池容量损失：

式中，B为常数参数；R是通用气体常数；T是电池模块的绝对温度；I_U是电池的额定容量；α为常数参数；t_q是行驶间隔d_q的持续时间；T_mq是电机转矩；β是电动机的转矩常数；η_r是传动系统的机械效率；i₀为轴比；r是车轮半径；是牵引力；M是公交车质量；a_q是行驶区间q的加速度；F_rq是公交车的电阻；λ₁为滚动摩擦系数；g是重力加速度；λ₂为风阻系数；ρ是空气密度；s是迎风面积；v_q是公交车速度；

②基于如下约束条件建立电池容量损失控制目标函数

Ⅰ)分段行程时间约束

将公交车离开时刻所在的绿灯相位记录为公交车的到达时间控制在该区间内，以实现公交车到达交叉路口n_k时无停车延迟；同时将公交车离开交叉路口的最晚时间设置为以确保公交车在指定时间内到达后续路口；各路段中的出行时间满足以下约束：

为路段的最短出行时间；

Ⅱ)恒定巡航速度限制

每个路段中的恒定巡航速度不超过最大速度限制：

Ⅲ)加速约束：

a^(min)和a^(max)分别为最小和最大加速度；

Ⅳ)出行时间约束

公交车在线路上的总行驶时间应满足以下约束：

其中Δ_T是行进时间差的可接受阈值；

(3)求解目标函数：

以每个行驶间隔q的加速度a_q和相应的持续时间t_q作为控制变量，将优化问题表述为如下单目标非线性规划问题，以达到为公交车从出行的第一个节点到终点寻找最佳驾驶策略的目标：