[发明专利]一种多车道车联网红绿灯道路混合动力汽车能量管理方法

权利要求书

1.一种多车道车联网红绿灯道路混合动力汽车能量管理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：根据红绿灯配时信息和周围车辆信息规划在不同车道的目标车速V^target(k)；

S2：确定目标函数和约束，使用模型预测控制MPC跟踪V^target(k)求得行驶车道L(k)和速度v(k)；

S3：根据车辆的参数，建立车辆的纵向动力学模型和车辆传动系统各部件模型；

S4：根据车辆行驶速度，结合纵向动力学模型，计算车辆的需求转矩T_dem(k)、需求功率P_dem(k)；

S5：确定目标函数，在保证约束有效条件下，使用等效消耗最小化策略ECMS计算最佳功率分配。

2.根据权利要求1所述的一种多车道车联网红绿灯道路混合动力汽车能量管理方法，其特征在于：所述S1具体包括以下步骤：

S11：根据信号灯配时规划车辆通行红绿灯不停车的速度V^signal(k)，使车辆能够以最快的速度不停车通过红绿灯；

S12：获取车联网通信范围内其他车辆的位置、速度、加速度信息，确定不同车道的车辆安全车速V^safe(k)；

S13：比较每条车道的V^signal(k)，V^safe(k)和道路最大限速v_max，选取其中最小的作为车辆每条车道的目标速度V^target(k)。

3.根据权利要求2所述的一种多车道车联网红绿灯道路混合动力汽车能量管理方法，其特征在于：所述S2具体包括以下步骤：

S21：通过求解每条车道的成本函数，计算车辆出在M步的预测域内在每条车道上行驶的最小成本，和在每条车道上的加速度a(k)和速度v(k)；其中每条车道的成本函数为：

其中，t是车辆当前运行时刻，k是预测域内的每一步，ω_v、ω_a、ω_p、ω_e分别代表每一项的权重，v(k)是车辆的速度，a(k)是车辆的加速度，Pe(k)是车辆的功率，由公式Pe(k)＝m_tot·v(k)·a(k)得到，m_tot是车辆总质量，V^target_max是预测域内平均车速最大的车道的平均车速；

S22：对车道和车速求解所进行的约束具体为：

v(k)∈[0,v_max]

a(k)∈[a_min,a_max]

其中，v_max为道路最大限速，a_min，a_max分别是车辆加速度的最小值和最大值，D(k)是距离前车的车距，是参考车头时距，R₀是距离前车的最小距离；

S23：比较每条车道所计算出的最小成本J，将成本最小的车道作为车辆行驶的车道L(k)；将这条车道上求解的速度作为车辆速度v(k)。

4.根据权利要求3所述的一种多车道车联网红绿灯道路混合动力汽车能量管理方法，其特征在于：所述S3中，建立的车辆纵向动力学模型为：

其中，F_t(k)表示汽车牵引力，表示汽车行驶时的空气阻力，c_d为空气阻力系数，A_f为汽车的迎风面积，ρ为空气密度，v为汽车行驶速度，k代表汽车行驶时刻，g为重力加速度，c_r为道路的滚动阻力系数，β为道路坡度。