[发明专利]基于分散式优化的燃料电池汽车经济型车队巡航控制方法

说明书

本发明涉及一种基于分散式优化的燃料电池汽车经济型车队巡航控制方法，属于新能源网联汽车领域，包括以下步骤：S1：构建巡航控制场景下燃料电池车队的通信拓扑模型、车距控制模型、队列稳定性模型；S2：在车队控制层中，以乘坐舒适性、跟车安全性与队列稳定性为控制目标，构建基于共识型交替方向乘子法的分散式优化框架；S3：采取后向建模方法构建车队中各个车辆的动力系统模型，并构建各车载能量源的动力学模型与寿命模型；S4：以满足需求功率为前提，车队中各个车辆在车辆控制层中以减小氢气消耗量与部件寿命退化为目标，求解整车功率分配优化问题。本发明在保证车队队列稳定性的同时降低了全寿命周期内的使用成本。

技术领域

本发明属于新能源网联汽车领域，涉及一种基于分散式优化的燃料电池汽车经济型车队巡航控制方法。

背景技术

协同自适应巡航控制(CACC)是高级驾驶辅助系统中的一项重要分支技术，旨在通过车辆间通信技术来协调控制多辆网联汽车的运动，或将他们进行编队控制，进而通过车队巡航控制技术来提升交通系统的安全性、经济性以及通过效率。然而传统的车队控制策略多是基于集中式算法开发的，这导致了其伴随有通讯成本高、计算时间慢等缺点；并且集中式的算法无法实现车辆在车队中的“即插即用”，灵活性较差且风险抵御能力低。此外，当CACC系统与燃料电池汽车相结合时，又会为整车能效优化问题带来新的维度。然而传统的燃料电池汽车能量管理策略(EMS)往往只专注于实现驾驶过程中的氢气消耗最小化，却忽略了整车动力源的退化成本，无法在实现燃料电池汽车在全寿命周期内的能效最优。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于分散式优化的燃料电池汽车经济型车队巡航控制方法，提高车队巡航控制算法的风险抵御能力与计算速度，同时降低燃料电池汽车在全寿命周期内的使用成本。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于分散式优化的燃料电池汽车经济型车队巡航控制方法，包括以下步骤：

S1：构建巡航控制场景下燃料电池车队的通信拓扑模型、车距控制模型、队列稳定性模型；

S2：在车队控制层中，以乘坐舒适性、跟车安全性与队列稳定性为控制目标，构建基于共识型交替方向乘子法C-ADMM的分散式优化框架；

S3：采取后向建模方法构建车队中各个车辆的动力系统模型，并构建各车载能量源的动力学模型与寿命模型；

S4：以满足需求功率为前提，车队中各个车辆在车辆控制层中以减小氢气消耗量与部件寿命退化为目标，求解整车功率分配优化问题。

进一步，所述步骤S1包括以下步骤：

S11：构建巡航控制场景下燃料电池汽车车队的通信拓扑模型，通过测试车辆间传输通道来实时确定车队在当前时刻下的信息传递模式，进而确定所述通信拓扑模型对应的总体目标函数，实现车队中各个车辆的“即插即用”，所述通信拓扑模型表示为：

其中，G_mn用于表示通信测试结果的权重系数，m与n为车辆标号，L为车队中的车辆总数，a₁～a_L分别为车辆1～L的加速度，a_m为车辆m的加速度，a_n为车辆n的加速度，C(a₁,a₂,…a_L)为总体目标函数，c(a_m,a_n)为车辆m与车辆n之间的局部目标函数；

S12：构建基于定时车头时距策略(CTH)的车距控制模型，用于保证车队巡航过程中的基本跟车安全，所述定时车头时距策略(CTH)表示为：