一种节能型智能网联混合动力汽车跟车控制方法技术

一种节能型智能网联混合动力汽车跟车控制方法，涉及智能网联汽车及能量管理。控制系统包括信息获取模块、协调控制模块、信号转换模块、执行器和车轮。控制方法：信息获取模块实时采集本车行驶状态信息及周围环境信息，判断跟车行驶条件并选取跟踪目标车辆；根据车联网系统采集的信息，建立节能导向的混合动力汽车跟车系统预测控制模型；设计混合动力汽车跟车行驶的期望状态模型预测调节控制方法，得出跟车行驶达到期望状态各动力总成耗能最小时对应的运转状态；信号转换模块将求解的每个控制量最优控制序列的第一个元素转化为混合动力汽车各相应执行器控制信号作用于执行器，完成对执行器的控制。

An Energy-saving Intelligent Network Hybrid Electric Vehicle Tracking Control Method

An energy-saving intelligent network hybrid electric vehicle following control method relates to intelligent network combined vehicle and energy management. The control system includes information acquisition module, coordination control module, signal conversion module, actuator and wheel. Control method: Information acquisition module collects real-time information of driving state and surrounding environment of the vehicle, judges driving conditions and chooses tracking target vehicle; establishes predictive control model of energy-saving hybrid electric vehicle tracking system based on information collected by vehicle networking system; designs predictive control method of expected state model for hybrid electric vehicle following, and obtains the result. The signal conversion module converts the first element of the optimal control sequence of each control variable to the corresponding actuator control signal of the hybrid electric vehicle acting on the actuator to complete the control of the actuator.

【技术实现步骤摘要】
一种节能型智能网联混合动力汽车跟车控制方法
本专利技术涉及智能网联汽车及能量管理，尤其是涉及一种节能型智能网联混合动力汽车跟车控制方法。
技术介绍
汽车快速发展的同时也造成环境污染、资源短缺、道路拥挤等问题，集成安全、节能、智能等技术的车辆是新一代汽车发展的主要趋势。新能源汽车具有减少能量消耗以及减小排放等优势，作为智能汽车与车联网的交集，智能网联汽车(IntelligentConnectedVehicle,ICV)融合了现代通信与网络技术，可实现车-车、车-路、车-人等智能信息交换。目前，高级驾驶辅助系统(AdvancedDriverAssistanceSystem,ADAS)受到广泛的关注并在车辆上逐渐得到应用。包含其中的自适应巡航控制(AdaptiveCruiseControl,ACC)可实现自动跟随前方车辆行驶，并主动控制安全车距。有效减少燃油消耗的节能驾驶是缓解能源问题的有效解决方案。文献1(SciarrettaA,NunzioGD,OjedaLL.OptimalEcodrivingControl:Energy-EfficientDrivingofRoadVehiclesasanOptimalControlProblem[J].IEEEControlSystems,2015,35(5):71-90.)为寻找最优化经济驾驶方案，设计了车辆节能行驶最优控制问题。此方案适用于单独行驶在交通状况畅通的车辆，然而在大部分实际工况中，尤其在拥挤的城市区域，车辆更多行驶在前方有车辆的交通状况下，此时优化结果的适用性将受到影响。文献2(WeiβmannA,D,LinX.Energy-optimaladaptivecruisecontrolcombiningmodelpredictivecontrolanddynamicprogramming[J].ControlEngineeringPractice,2018,72:125-137.)使用动态规划算法在云端对速度轨迹进行规划并结合模型预测控制方法实现自适应巡航节能控制。然而对于自适应巡航控制问题，需要综合考虑行车安全性、驾驶员期望特性、燃油经济性、舒适性等多目标之间的制约关系。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供综合考虑实时车辆状态及周围交通环境信息对车辆燃油经济性的影响，在保证跟车安全的前提下，协调混合动力汽车动力总成使其运行在最优工作区间，最大限度地提高混合动力汽车燃油经济性的一种节能型智能网联混合动力汽车跟车控制系统。本专利技术的另一目的在于提供一种节能型智能网联混合动力汽车跟车控制方法。所述节能型智能网联混合动力汽车跟车控制系统包括信息获取模块、协调控制模块、信号转换模块、执行器和车轮；所述信息获取模块包括车联网系统和车载传感器，所述协调控制模块设有跟车系统模型、约束模块、优化模块和求解模块；所述执行器设有发动机、自动离合器、电机、自动变速器和液压制动系统；所述车联网系统包括V2V通信模块、V2I通信模块和云端决策模块；所述V2V通信模块的输出端和V2I通信模块的输出端接云端决策模块的输入端，云端决策模块的输出端和车载传感器的输出端接跟车系统模型输入端，跟车系统模型的输出端和约束模块的输出端接优化模块的输入端，优化模块的输出端接求解模块的输入端，求解模块的输出端接信号转换模块的输入端，信号转换模块的信号输出端接发动机、制动离合器、电机、自动变速器和液压制动系统，所述发动机的输出端与自动离合器的输入端、自动离合器的输出端与电机的输入端以及电机的输出端与自动变速器之间通过机械连接，自动变速器与液压制动系统的输出传递至车轮。所述车轮可包括左后轮、右后轮、左前轮和右前轮。所述节能型智能网联混合动力汽车跟车控制方法包括以下步骤：1)信息获取模块实时采集本车行驶状态信息及周围环境信息，判断跟车行驶条件并选取跟踪目标车辆；在步骤1)中，所述信息获取模块实时采集本车行驶状态信息及周围环境信息，判断跟车行驶条件并选取跟踪目标车辆的具体方法可为：(1)信息获取模块中的车载传感器采集本车的行驶状态信息，包括本车的速度、车轮转速、车轮纵向力、发动机转速、电机转速、变速箱传动比、电池电压、内阻等信息；(2)车联网系统中的V2V/V2I通信模块通过车-车通信、车-路通信实时获取前车的位置、前车的速度及未来短期内的速度轨迹、前方范围内的交通速度限制信息、道路坡度和路面附着系数等信息；(3)车联网系统中的云端决策模块根据实时采集到的信息判断是否可以进行跟车行驶，若可以，则选取跟踪目标车辆并进行跟车行驶。2)根据车联网系统采集的信息，建立节能导向的混合动力汽车跟车系统预测控制模型；在步骤2)中，所述根据车联网系统采集的信息，建立节能导向的混合动力汽车跟车系统预测控制模型的具体方法可为：(1)基于再生制动控制策略，建立描述混合动力汽车纵向运动的三自由度模型；(2)选取本车运动状态及电池电荷状态为状态变量，建立节能型跟车系统预测控制模型。3)设计混合动力汽车跟车行驶的期望状态模型预测调节控制方法，得出跟车行驶达到期望状态各动力总成耗能最小时对应的运转状态；在步骤3)中，所述设计混合动力汽车跟车行驶的期望状态模型预测调节控制方法，得出跟车行驶达到期望状态各动力总成耗能最小时对应的运转状态的具体方法可为：(1)以安全性、燃油经济性、跟踪性能、舒适性等作为控制目标，建立混合动力汽车跟车控制优化问题成本函数；(2)考虑安全因素、交通限制以及混合动力汽车系统部件物理限制,约束模块对所建立的控制问题进行合理性约束；(3)优化模块根据不同行驶工况设计不同的权重系数，以提高控制器对不同行驶工况的适应性；(4)在求解模块中进行滚动优化，求出控制输入的最优解。4)信号转换模块将求解的每个控制量最优控制序列的第一个元素转化为混合动力汽车各相应执行器控制信号作用于执行器，完成对执行器的控制。本专利技术的突出技术效果和益处是：实时利用车联网系统传递的信息，充分考虑交通限制、车辆状态等参数影响，通过对部件之间的协调，可最大限度提高车辆的燃油经济性、安全性、舒适性；通过对权重系数进行优化，可提高控制器对不同工况的适应性及实际运用的可行性。附图说明图1为本专利技术所述节能型智能网联混合动力汽车跟车控制系统组成图。图2为本专利技术所述节能型智能网联混合动力汽车跟车控制方法流程图。图3为本专利技术实施例的智能网联汽车跟车情景示意图。具体实施方式以下实施例将结合附图对本专利技术作进一步的说明。如图1所示，本专利技术的节能型智能网联混合动力汽车跟车控制系统实施例包括信息获取模块、协调控制模块、信号转换模块、执行器和车轮；所述信息获取模块包括车联网系统和车载传感器，所述协调控制模块设有跟车系统模型、约束模块、优化模块和求解模块；所述执行器设有发动机、自动离合器、电机、自动变速器和液压制动系统；所述车联网系统包括V2V通信模块、V2I通信模块和云端决策模块；所述V2V通信模块的输出端和V2I通信模块的输出端接云端决策模块的输入端，云端决策模块的输出端和车载传感器的输出端接跟车系统模型输入端，跟车系统模型的输出端和约束模块的输出端接优化模块的输入端，优化模块的输出端接求解模块的输入端，求解模块的输出端接信号转换模块的输入端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种节能型智能网联混合动力汽车跟车控制系统，其特征在于包括信息获取模块、协调控制模块、信号转换模块、执行器和车轮；所述信息获取模块包括车联网系统和车载传感器，所述协调控制模块设有跟车系统模型、约束模块、优化模块和求解模块；所述执行器设有发动机、自动离合器、电机、自动变速器和液压制动系统；所述车联网系统包括V2V通信模块、V2I通信模块和云端决策模块；所述V2V通信模块的输出端和V2I通信模块的输出端接云端决策模块的输入端，云端决策模块的输出端和车载传感器的输出端接跟车系统模型输入端，跟车系统模型的输出端和约束模块的输出端接优化模块的输入端，优化模块的输出端接求解模块的输入端，求解模块的输出端接信号转换模块的输入端，信号转换模块的信号输出端接发动机、制动离合器、电机、自动变速器和液压制动系统，所述发动机的输出端与自动离合器的输入端、自动离合器的输出端与电机的输入端以及电机的输出端与自动变速器之间通过机械连接，自动变速器与液压制动系统的输出传递至车轮。

【技术特征摘要】
1.一种节能型智能网联混合动力汽车跟车控制系统，其特征在于包括信息获取模块、协调控制模块、信号转换模块、执行器和车轮；所述信息获取模块包括车联网系统和车载传感器，所述协调控制模块设有跟车系统模型、约束模块、优化模块和求解模块；所述执行器设有发动机、自动离合器、电机、自动变速器和液压制动系统；所述车联网系统包括V2V通信模块、V2I通信模块和云端决策模块；所述V2V通信模块的输出端和V2I通信模块的输出端接云端决策模块的输入端，云端决策模块的输出端和车载传感器的输出端接跟车系统模型输入端，跟车系统模型的输出端和约束模块的输出端接优化模块的输入端，优化模块的输出端接求解模块的输入端，求解模块的输出端接信号转换模块的输入端，信号转换模块的信号输出端接发动机、制动离合器、电机、自动变速器和液压制动系统，所述发动机的输出端与自动离合器的输入端、自动离合器的输出端与电机的输入端以及电机的输出端与自动变速器之间通过机械连接，自动变速器与液压制动系统的输出传递至车轮。2.如权利要求1所述一种节能型智能网联混合动力汽车跟车控制系统，其特征在于所述车轮包括左后轮、右后轮、左前轮和右前轮。3.一种节能型智能网联混合动力汽车跟车控制方法，其特征在于包括以下步骤：1)信息获取模块实时采集本车行驶状态信息及周围环境信息，判断跟车行驶条件并选取跟踪目标车辆；2)根据车联网系统采集的信息，建立节能导向的混合动力汽车跟车系统预测控制模型；3)设计混合动力汽车跟车行驶的期望状态模型预测调节控制方法，得出跟车行驶达到期望状态各动力总成耗能最小时对应的运转状态；4)信号转换模块将求解的每个控制量最优控制序列的第一个元素转化为混合动力汽车各相应执行器控制信号作用于执行器，完成对执行器的控制。4.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭景华，李文昌，王进，王班，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建,35