并联式混合动力汽车自主队列行驶能量智能管理方法技术

本发明专利技术公开了一种并联式混合动力汽车自主队列行驶能量智能管理方法，具体按照以下步骤进行：建立车队，确定车队中并联式混合动力汽车的型号和整车的运动系统参数；对并联式混合动力汽车的工作模式进行分析，得到并联式混合动力汽车的所有驱动工作模式；依据汽车动力学理论，建立整车的传动系统的动力学方程，并得到不同驱动工作模式下的系统效率计算公式；建立在系统效率最优条件下的能量管理策略模型；设定车队车头间距以及行驶车速要求，建立了并联式混合动力汽车车队纵向动力学模型；基于仿真平台，进行仿真分析。有益效果，有效提高车队行驶安全性和通行效率以及燃油经济性的目的。

Intelligent energy management method of parallel hybrid electric vehicle autonomous queue

【技术实现步骤摘要】
并联式混合动力汽车自主队列行驶能量智能管理方法
本专利技术涉及汽车车队行驶能耗管理
，具体的说是一种并联式混合动力汽车自主队列行驶能量智能管理方法。
技术介绍
汽车自主队列行驶作为先进驾驶辅助系统的重要组成部分，根据预先设定的安全距离控制汽车的加速与减速，有效的提高了汽车行驶过程中的安全性和通行率，而混合动力汽车是当前技术水平下实现“节能减排”的最好解决方案。随着汽车“新四化”的快速进程，也必将推进混合动力技术和智能辅助驾驶技术的结合，最终实现低油耗、低排放、安全性、智能化的目的。在智能汽车纵向控制方面，世界各地的项目均有提到，例如，欧洲的SARTRE项目、日本的ENERGYITS项目以及荷兰的GCDC项目等均表明车辆队列行驶可显著减缓交通拥堵、改善交通效率和提高燃油经济性，已成为智能车纵向控制领域的前沿方向之一。然而在现有技术中，该智能汽车纵向控制技术上，对于混合动力汽车，在节能方面还存在着很多发展空间，有必要提出一些技术来提高队列行驶效率。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种并联式混合动力汽车自主队列行驶能量智能管理方法，建立队列车的能量管理策略，提高队列行驶车辆的燃油经济性。为达到上述目的，本专利技术采用的具体技术方案如下：一种并联式混合动力汽车自主队列行驶能量智能管理方法，其特征在于具体按照以下步骤进行：S1：建立并联式混合动力汽车车队，并确定车队中并联式混合动力汽车的型号，并获取并联式混合动力汽车整车的运动系统参数；S2：对并联式混合动力汽车的工作模式进行分析，得到并联式混合动力汽车的所有驱动工作模式；S3：依据汽车动力学理论，建立整车的传动系统的动力学方程，并得到不同驱动工作模式下的系统效率计算公式；并建立在系统效率最优条件下的能量管理策略模型；S4：设定车队车头间距以及行驶车速要求，建立了并联式混合动力汽车车队纵向动力学模型；S5：基于仿真平台，搭建了并联式混合动力汽车车队纵向动力学模型，结合所述能量管理策略模型，对并联式混合动力汽车车队进行仿真分析。为了使得队列行驶的并联式混合动力汽车在保持车距和相对车速的同时减少汽车的油耗，首先针对并联式混合动力汽车在不同工作模式，建立整车系统效率计算模型，并基于整车系统效率最优的原则，设计混合动力汽车能量管理控制策略；然后基于模糊智能控制算法，建立并联式混合动力汽车车队纵向动力学模型；最后基于仿真平台搭建并联式混合动力汽车车队纵向动力学模型以及对应能量匹配模型，通过仿真分析，验证系统效率最优原则下的并联式混合动力汽车能量匹配策略的有效性，达到了提高车队行驶安全性、通行效率以及燃油经济性的目的。进一步的，在步骤S1中，所述运动系统参数至少包括：迎风面积、整备质量、满载质量、滚阻系数、风阻系数、车轮半径、主减速比、发动机性能参数、电机性能参数、动力电池参数、变速器速比。再进一步的，在步骤S2中，所述并联式混合动力汽车的驱动工作模式包括：纯电动驱动模式、轻载充电模式、电机助力模式与发动机单独驱动模式；四种所述驱动工作模式下汽车电机、发动机和离合器的工作状态为：表一并联式混合动力汽车各驱动工作模式的工作状态明细表其中，1表示动力源与执行元件处于工作状态或者结合状态，0表示其处于不工作状态或者断开。与传统汽车相比，并联式混合动力汽车的离合器起到联结与断开发动机输出转矩的作用。传统汽车的发动机维持在低速低负荷区和高速大负荷区时，导致其效率偏低，油耗与排放增大。而电机起到“削峰填谷”的作用，在低速低负荷区域，(1)纯电动行驶工况，电机单独驱动汽车行驶，避免低效率区域，(2)轻载充电工况，发动机为蓄电池充电，提高发动机负荷率；电机助力工况，在高速高负荷区域，降低发动机的负荷率，使其工作在发动机最佳经济工作区，提升发动机效率。(3)发动机单独驱动工况，当车辆行驶负荷处于发动机高效率工作区域的时候，由发动机单独完成行驶任务。据上述分析，此并联式混合动力汽车的驱动工作模式可以分为：纯电动驱动模式、轻载充电模式、电机助力模式与发动机单独驱动模式。通过控制发动机、电机与离合器的工作状态来实现该混合动力系统的各模式的切换与实施。再进一步的技术方案为：在步骤S3中，传动系统的动力学方程为：其中，Ir为折算到车轮的等效转动惯量；Im为电动机的转动惯量；Ie为发动机的转动惯量；ωr为车轮的角速度；ωe为发动机输出轴的角速度；ωm为电机输出轴的角速度；Treq为车辆以某特定车速行驶所需的转矩；Te为电动机输出轴的转矩；Tm为发动机输出轴的转矩；ig为变速器速比；i0为减速器速比；ηT为传动系统效率；±代表两种驱动模式，当取“+”时，代表电机助力工作模式，当取“-”时，代表轻载充电工作模式。汽车行驶时需克服行驶时的滚动阻力、空气阻力、加速阻力和坡道阻力，汽车行驶时需克服行驶时阻力的计算式为：其中，m为汽车满载质量；f为道路摩擦系数；CD为空气阻力系数；A为迎风面积；u为行驶车速；α为坡度；再进一步的技术方案为：在步骤S3中，不同驱动工作模式下的系统效率计算公式中，所述纯电动驱动模式下的系统效率计算公式为：其中，ηsys为当前整车系统效率，Pbat为蓄电池组的放电功率，ηm为电机效率，ηdis-charge为蓄电池放电效率；Pin为系统输入功率；Pout系统输出功率；δ为旋转质量换算系数。所述发动机单独驱动模式下的系统效率计算公式为：其中，ηe为发动机效率；所述轻载充电模式下车辆的系统效率计算式为：其中，ηcharge为电池充电效率；所述电机助力工作模式下车辆的系统效率计算式为：再进一步的技术方案为：S4中，所述并联式混合动力汽车车队纵向动力学模型至少包括并联式混合动力汽车车队跟车模型、领航车驾驶员模型、跟随车驾驶员模型；所述并联式混合动力汽车车队跟车模型中至少包括一个领航车和N个跟随车，设置有目标车速、车辆行驶距离；其中，N为大于等于1的正整数。所述领航车驾驶员模型是根据当前行驶车速和目标车速的车速差值、车速差值的变化率输入到领航车模糊逻辑控制器后，输出结合节气门开度和制动踏板开度，对实际行驶的车速进行控制；所述跟随车驾驶员模型是根据当前跟随车和前一车辆的速度差值、以及和前一车辆的位移差值来判断当前跟随车的油门和制动踏板开度；当前跟随车与前一车辆通过跟随车模糊逻辑控制器保持车距，把车速差以及距离差作为跟随车模糊逻辑控制器的输入，当前跟随车油门踏板开度、当前跟随车制动踏板的开度作为所述跟随车模糊逻辑控制器的输出。再进一步的技术方案为，S5中，所述并联式混合动力汽车车队纵向动力学模型至少包括驾驶员模型、换挡模型、能量匹配模型、发动机模型、电机模型、电池模型、整车模型。本专利技术的有益效果：在保证车本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种并联式混合动力汽车自主队列行驶能量智能管理方法，其特征在于具体按照以下步骤进行：/nS1：建立并联式混合动力汽车车队，并确定车队中并联式混合动力汽车的型号，并获取并联式混合动力汽车整车的运动系统参数；/nS2：对并联式混合动力汽车的工作模式进行分析，得到并联式混合动力汽车的所有驱动工作模式；/nS3：依据汽车动力学理论，建立整车的传动系统的动力学方程，并得到不同驱动工作模式下的系统效率计算公式；并建立在系统效率最优条件下的能量管理策略模型；/nS4：设定车队车头间距以及行驶车速要求，建立了并联式混合动力汽车车队纵向动力学模型；/nS5：基于仿真平台，搭建了并联式混合动力汽车车队纵向动力学模型，结合所述能量管理策略模型，对并联式混合动力汽车车队进行仿真分析。/n

【技术特征摘要】
1.一种并联式混合动力汽车自主队列行驶能量智能管理方法，其特征在于具体按照以下步骤进行：
S1：建立并联式混合动力汽车车队，并确定车队中并联式混合动力汽车的型号，并获取并联式混合动力汽车整车的运动系统参数；
S2：对并联式混合动力汽车的工作模式进行分析，得到并联式混合动力汽车的所有驱动工作模式；
S3：依据汽车动力学理论，建立整车的传动系统的动力学方程，并得到不同驱动工作模式下的系统效率计算公式；并建立在系统效率最优条件下的能量管理策略模型；
S4：设定车队车头间距以及行驶车速要求，建立了并联式混合动力汽车车队纵向动力学模型；
S5：基于仿真平台，搭建了并联式混合动力汽车车队纵向动力学模型，结合所述能量管理策略模型，对并联式混合动力汽车车队进行仿真分析。


2.根据权利要求1所述的并联式混合动力汽车自主队列行驶能量智能管理方法，其特征在于：在步骤S1中，所述运动系统参数至少包括：迎风面积、整备质量、满载质量、滚阻系数、风阻系数、车轮半径、主减速比、发动机性能参数、电机性能参数、动力电池参数、变速器速比。


3.根据权利要求1所述的并联式混合动力汽车自主队列行驶能量智能管理方法，其特征在于：在步骤S2中，所述并联式混合动力汽车的驱动工作模式包括：纯电动驱动模式、轻载充电模式、电机助力模式与发动机单独驱动模式；
四种所述驱动工作模式下汽车电机、发动机和离合器的工作状态为：
表一并联式混合动力汽车各驱动工作模式的工作状态明细表



其中，1表示动力源与执行元件处于工作状态或者结合状态，0表示其处于不工作状态或者断开。


4.根据权利要求1所述的并联式混合动力汽车自主队列行驶能量智能管理方法，其特征在于：在步骤S3中，传动系统的动力学方程为：



其中，Ir为折算到车轮的等效转动惯量；
Im为电动机的转动惯量；
Ie为发动机的转动惯量；
ωr为车轮的角速度；
ωe为发动机输出轴的角速度；
ωm为电机输出轴的角速度；
Treq为车辆以某特定车速行驶所需的转矩；
Te为电动机输出轴的转矩；
Tm为发动机输出轴的转矩；
ig为变速器速比；
i0为减速器速比；
ηT为传动系统效率；
±代表两种驱动模式，当取“+”时，代表电机助力工作模...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶心，霍志伟，魏劲鹏，贺俊，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50