一种变车重条件下两交叉口间节能车速实时计算方法技术

本发明专利技术提供了一种变车重条件下两交叉口间节能车速实时计算方法，包括以下步骤：S1、建立车辆纵向动力学模型；S2、构建相关于车重的最优节能车速离线计算模型；S3、建立相关于车重的最优节能车速库；S4、构建相关于车重的节能车速实时计算模型。本发明专利技术所述的一种变车重条件下两交叉口间节能车速实时计算方法，基于车辆纵向动力学方程和双状态动态规划构建以车辆驱动功和制动功之和为目标函数的最优节能车速离线计算模型，求取车重、两交叉口车辆驶入车速和行驶里程情况下下最优节能车速，建立相关于车重的最优节能车速库；构建节能车速在线计算模型，实现实时计算节能车速，具有较高的计算精度、短的计算时间以及较强的节能能力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
一种变车重条件下两交叉口间节能车速实时计算方法


[0001]本专利技术属于车辆节能减排
，尤其是涉及一种变车重条件下两交叉口间节能车速实时计算方法。

技术介绍

[0002]我国基数巨大的汽车消耗大量化石燃料，同时排放物是大气污染物主要来源之一，节能减排是汽车行业健康发展的迫切需求。
[0003]实际用户下车辆的能耗存在较大差异，一方面受车辆动力系统综合效率影响，另一方面受车辆需求功影响，后者主要受相关于驾驶员驾驶策略的车速轨迹。因此，探索节能车速对降低实际用户下车辆能耗具有积极意义。如中国专利技术专利“一种基于伪谱法的车辆节能加速方式的优化方法”(申请号：201410809301.9)采用伪谱法研究了装备传统机械式变速器的车辆加速过程节能加速策略和车速轨迹，但是该方法存在以下不足：该种求解方法的求解速度难以满足工程化应用中实施计算的要求。中国专利技术专利“两交叉口间加速
‑
匀速
‑
减速三段式驾驶模式的节能方法”(申请号：201610412728.4)提出了针对两交叉口之间的加速
‑
匀速
‑
减速节能驾驶模型且采用变分法求解车速轨迹，具有较快的计算速度。
[0004]不同车重下车辆滑行阻力存在一定的差异且随着车重变化范围增加而变大，故车重影响车辆节能车速。目前，关于节能车速轨迹的研究未能考虑车重影响因素。
[0005]综上可知，在满足工程化应用的背景下，目前如何考虑车重因素以进一步降低车辆实际行驶过程的能耗是节能车速优化需要解决的问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种变车重条件下两交叉口间节能车速实时计算方法，以解决现阶段车辆节能车速未能兼顾车辆能耗和车重变化的问题。
[0007]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0008]一种变车重条件下两交叉口间节能车速实时计算方法，包括以下步骤：
[0009]S1、根据车辆行驶方程建立车辆纵向动力学模型；
[0010]S2、基于步骤S1中的车辆纵向动力学模型，采用双状态动态规划构建相关于车重的最优节能车速离线计算模型；
[0011]S3、根据步骤S2中的最优节能车速离线计算模型，建立相关于车重的最优节能车速库；
[0012]S4、根据步骤S3中的相关于车重的最优节能车速库，构建相关于车重的节能车速实时计算模型；
[0013]在步骤S1中的车辆纵向动力学模型的建立包括以下步骤：
[0014]S11、确定不同车重下车辆道路滑行阻力曲线，在给定车重下车辆下空挡滑行，连续记录车速与行驶时间的对应关系，计算得到使得车辆减速的滚动阻力F
f
、空气阻力F
w
和传动系阻力F
t
之和，道路滑行阻力计算的公式(1)如下：
[0015][0016]式中，δ为惯性阻力，δ为车辆旋转质量转换系数，m为车重，v为车速，t为行驶时间，表征与车速无关而与车重相关的常数项阻力，表征与车速一次项和车重相关的阻力系数，表征与车速二次项和车重相关的阻力系数；
[0017]S12、建立车辆纵向动力学模型，车辆纵向动力学模型如下：
[0018]δma＝F
d
‑
(F
f
+F
w
+F
t
)
ꢀꢀ
(2)；
[0019]式中，a为车辆纵向加速度、F
d
为车辆纵向驱动力或制动力。
[0020]进一步的，在步骤S2中的相关于车重的最优节能车速离线计算模型的建立包括以下步骤：
[0021]S21、以车速和行驶里程分别为双状态变量、纵向加速度为决策变量、驱动功和制动功的绝对值之和W
d
为目标函数、行驶时间为阶段变量；以1秒钟的时间间隔Δt将行驶时间划分为t个阶段[1,2,3,
…
,k
‑
1,k,k+1,
…
,t
‑
1,t]，得到公式(3)至公式(12)，公式(3)至公式(12)分别为：
[0022][0023][0024][0025]s
k
＝v
k
×
Δt+0.5
×
a
k
×
(Δt)2ꢀꢀ
(6)；
[0026][0027][0028]a
min
≤a
k
≤a
max
ꢀꢀ
(9)；
[0029]v
k
≤v
max
ꢀꢀ
(10)；
[0030]v1＝v
st
ꢀꢀ
(11)；
[0031]v
t
＝v
ed
ꢀꢀ
(12)；
[0032]式中，k为第k个阶段，s
k
为k阶段行驶里程，s为两交叉口间行驶里程，v
k
为k阶段起始车速，a
k
为k阶段加速度，为k阶段驱动力或制动力，为k阶段滚动阻力，为k阶段空气阻力，为k阶段传动系阻力，a
min
为车辆最小加速度，a
max
为车辆最大加速度，v
ave
为两交叉口间平均车速，v
max
为两交叉口间最高允许车速，v
st
为两交叉口驶入车速，v
ed
为两交叉口驶离车速；
[0033]S22、从第t个阶段逐阶段逆向计算至第1个阶段，求取每个阶段下每个状态的最低目标函数值，建立相关于阶段变量和两个状态变量的目标函数值矩阵；
[0034]S23、根据步骤S22中的目标函数值矩阵从第1个阶段逐阶段正向寻找最低目标函数值至第t个阶段，求解出在给定m、v
st
、v
ed
、v
ave
和s且满足a
min
、a
max
和v
max
限制的最优节能车速。
[0035]进一步的，在步骤S3中的相关于车重的最优节能车速库的建立包括以下步骤：
[0036]S31、选定行驶过两交叉口的平均车速v
ave
和驶离车速v
ed
；
[0037]S32、将行驶里程s、驶入车速v
st
和车重m分别取值：[s1,s2,
…
,s
o
‑1,s
o
,s
o+1
,
…
,s
t
‑1,s
t
]、和[m1,m2,
…
,m
q
‑1,m
q
,m
q+1
,
…
,m
t
‑1,m
t
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变车重条件下两交叉口间节能车速实时计算方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、根据车辆行驶方程建立车辆纵向动力学模型；S2、基于步骤S1中的车辆纵向动力学模型，采用双状态动态规划构建相关于车重的最优节能车速离线计算模型；S3、根据步骤S2中的最优节能车速离线计算模型，建立相关于车重的最优节能车速库；S4、根据步骤S3中的相关于车重的最优节能车速库，构建相关于车重的节能车速实时计算模型；在步骤S1中的车辆纵向动力学模型的建立包括以下步骤：S11、确定不同车重下车辆道路滑行阻力曲线，在给定车重下车辆下空挡滑行，连续记录车速与行驶时间的对应关系，计算得到使得车辆减速的滚动阻力F
f
、空气阻力F
w
和传动系阻力F
t
之和，道路滑行阻力计算的公式(1)如下：式中，为惯性阻力，δ为车辆旋转质量转换系数，m为车重，v为车速，t为行驶时间，表征与车速无关而与车重相关的常数项阻力，表征与车速一次项和车重相关的阻力系数，表征与车速二次项和车重相关的阻力系数；S12、建立车辆纵向动力学模型，车辆纵向动力学模型如下：δma＝F
d
‑
(F
f
+F
w
+F
t
)
ꢀꢀꢀ
(2)；式中，a为车辆纵向加速度、F
d
为车辆纵向驱动力或制动力。2.根据权利要求1所述的一种变车重条件下两交叉口间节能车速实时计算方法，其特征在于：在步骤S2中的相关于车重的最优节能车速离线计算模型的建立包括以下步骤：S21、以车速和行驶里程分别为双状态变量、纵向加速度为决策变量、驱动功和制动功的绝对值之和W
d
为目标函数、行驶时间为阶段变量；以1秒钟的时间间隔Δt将行驶时间划分为t个阶段[1,2,3,
…
,k
‑
1,k,k+1,
…
,t
‑
1,t]，得到公式(3)至公式(12)，公式(3)至公式(12)分别为：(12)分别为：(12)分别为：s
k
＝v
k
×
Δt+0.5
×
a
k
×
(Δt)2ꢀꢀꢀ
(6)；(6)；a
min
≤a
k
≤a
max
ꢀꢀꢀ
(9)；v
k
≤v
max
ꢀꢀꢀ
(10)；v1＝v
st
ꢀꢀꢀ
(11)；
v
t
＝v
ed
ꢀꢀꢀ
(12)；式中，k为第k个阶段，s
k
为k阶段行驶里程，s为两交叉口间行驶里程，v
k
...

【专利技术属性】
技术研发人员：付雪青，张岩，丁占铭，
申请(专利权)人：中国北方发动机研究所天津，
类型：发明
国别省市：