[发明专利]基于空间域凸优化的燃料电池汽车节能驾驶方法及装置

权利要求书

1.基于空间域凸优化的燃料电池汽车节能驾驶方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.在空间域内建立燃料电池汽车动力传动系统模型；

S2.在空间域内建立多交叉口通行环境模型；

S3.基于燃料电池汽车动力传动系统模型和多交叉口通行环境模型，在空间域内建立燃料电池汽车多交叉口节能驾驶问题；

S4.利用凸近似和凸松弛技术对燃料电池汽车多交叉口节能驾驶问题进行凸化，得到凸化后的多交叉口节能驾驶问题；

S5.采用凸优化工具对凸化后的多交叉口节能驾驶问题进行求解，得到最优决策，即实现了燃料电池汽车多交叉口节能驾驶方法。

2.根据权利要求1所述的基于空间域凸优化的燃料电池汽车节能驾驶方法，其特征在于，所述燃料电池汽车动力传动系统模型，包括：车辆纵向动力学模型、电机模型、燃料电池系统模型和动力电池模型。

3.根据权利要求1所述的基于空间域凸优化的燃料电池汽车节能驾驶方法，其特征在于，

建立车辆纵向动力学模型：

车辆纵向动力学，如下公式所示：

其中，t、s、v、M、f_r和A分别表示车辆的位置、车速、质量、滚动阻力系数和迎风面积；F_drv和F_brk分别表示车轮处的电机机械力和刹车片制动力；G表示重力加速度；θ(s)表示道路坡度；ρ和C_D分别表示空气密度和空气阻力系数；

车轮处的需求功率P_dmd，如下公式所示：

P_dmd＝(F_drv+F_brk)v；

建立电机模型：

电机转速ω_mot和转矩T_mot，如下公式所示：

其中，r_whl是轮胎滚动半径，i_FD是主减速器传动比；

电机的输出功率P_mot,m和电功率P_mot,e，如下公式所示：

其中，η_mot表示与ω_mot和T_mot有关的电机效率，sgn是符号函数；

建立燃料电池系统模型：

燃料电池系统氢气能量消耗功率P_H可以表示为净功率P_fcs的函数，如下公式所示：

其中，η_fcs为燃料电池系统效率；

建立动力电池模型：

动力电池的等效电路模型，如下公式所示：

其中，V_bat，V_OC，I_bat，R₀，P_bat和P_OC分别表示动力电池电压、开路电压、电流、内阻、输出功率和化学功率。V_OC和R₀都是动力电池荷电状态SoC的函数；

动力电池电流I_bat，如下公式所示：

电池系统动力学，如下公式所示：

其中，Q_bat表示电池容量；

系统功率平衡关系，如下公式所示：

P_mot,e＝P_fcs+P_bat。

4.根据权利要求1所述的基于空间域凸优化的燃料电池汽车节能驾驶方法，其特征在于，所述多交叉口通行环境模型的约束条件包括：信号灯约束、道路坡度干扰和道路限速。