CN109100160B - 用于电动汽车续航里程试验的车速控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于电动汽车续航里程试验的车速控制方法及系统，方法包括：设置车速控制策略，其中所述车速控制策略包括加速段策略、减速段策略、零速段策略以及恒速段策略；根据预设的测试目标，选取车速控制策略中的一种或多种；并且，当选取多种策略时将多种策略进行拼接；在测试阶段采集实时车速；根据选取的车速控制策略以及实时车速，通过PID控制器对电动汽车进行车速控制。本发明设计的电动汽车续航里程试验的车速控制方法将车速工况划分为四个基本工况段，不仅能够适应各类不同的试验工况需求，而且能够实现电动汽车续航里程试验中对于工况速度的跟踪，从而到达代替人工试验的效果，减少了劳动强度、节约了人力成本。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车测试领域，尤其涉及一种用于电动汽车续航里程试验的车速控制方法及系统。
背景技术
随着汽车工业的不断发展，电动车将逐步取代传统燃油汽车，因此针对电动汽车的各种试验，如续航里程试验、动力性经济性试验等，在车辆研发与生产过程中越来越受到重视。目前上述试验均需由经验丰富的专业驾驶员完成，通常人工测试时劳动强度大，需要驾驶员持续行驶5小时以上，这大幅提升了试验的培训和人力成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于电动汽车续航里程试验的车速控制方法及系统，具体是基于电信号对电动汽车各控制信号进行模拟以实现对电动车加速踏板、制动灯和档位的控制，从而在保证工况速度跟踪精度的需求下，大幅节省人力成本。
本发明采用的技术方案如下：
一种用于电动汽车续航里程试验的车速控制方法，包括：
设置车速控制策略，其中所述车速控制策略包括加速段策略、减速段策略、零速段策略以及恒速段策略；
根据预设的测试目标，选取车速控制策略中的一种或多种；并且，当选取多种策略时将多种策略进行拼接；
在测试阶段采集实时车速；
根据选取的车速控制策略以及实时车速，通过PID控制器对电动汽车进行车速控制。
可选地，所述加速段策略包括：
步骤S1、确定实时车速上升；
步骤S10、开启加速段控制；
步骤S11、检测是否到达预设的加速预瞄时间；
若否，则返回步骤S11；若是，则执行步骤S12、重置PID控制器的参数I和参数D；
步骤S13、持续跟踪加速预瞄工况；
步骤S14、检测加速预瞄工况是否结束；
若否，则返回步骤S13；若是，则执行步骤S15、结束加速段控制。
可选地，所述减速段策略包括：
步骤S2、确定实时车速下降；
步骤S20、开启减速段控制；
步骤S21、判断是否启动能量回收；
若是，则执行步骤S22、按照预定的能量回收制动策略进行减速控制；
若否，则执行步骤S23、检测是否到达预设的减速预瞄时间；
若否，则返回步骤S23；若是，则执行步骤S24、按照预定的转毂辅助制动策略进行减速控制；
步骤S25、检测减速工况是否结束；
若否，则返回步骤S25；若是，则执行步骤S26、结束减速段控制。
可选地，所述零速段策略包括：
步骤S3、确定实时车速为0；
步骤S30、将油门踏板的开度置为0；
步骤S31、点亮制动灯；
步骤S32、触发试验台切换至道路模拟模式。
可选地，所述恒速段策略包括：
步骤S4、确定实时车速的变化率处于预设的速度区间；
步骤S40、开启恒速段控制；
步骤S41、计算实时车速与设定速度的速度误差；
步骤S42、判断速度误差是否大于等于预设的门限值；
若否，则执行步骤S42；若是，则执行步骤S43、进入PID恒速调控，使油门踏板在预定的斜率内平缓变化；
步骤S44、根据实时车速的变化，确定恒速工况是否结束；
若否，则返回步骤S44；若是，则执行步骤S45、结束恒速段控制。
一种用于电动汽车续航里程试验的车速控制系统，包括：
控制策略设置模块，用于设置车速控制策略，其中所述车速控制策略包括加速段策略、减速段策略、零速段策略以及恒速段策略；
控制策略选取模块，用于根据预设的测试目标，选取车速控制策略中的一种或多种；并且，当选取多种策略时将多种策略进行拼接；
实时车速采集模块，用于在测试阶段采集实时车速；
车速控制模块，用于根据选取的车速控制策略以及实时车速，通过PID控制器对电动汽车进行车速控制。
可选地，所述控制策略设置模块包括加速段策略组件，所述加速段策略组件具体包括：
第一车速监测单元，用于确定实时车速上升；
第一策略启动单元，用于开启加速段控制；
第一预瞄时间检测单元，用于检测是否到达预设的加速预瞄时间；
PID参数重置单元，用于当第一预瞄时间检测模块输出为是时，重置PID控制器的参数I和参数D；
工况跟踪单元，用于持续跟踪加速预瞄工况；
第一工况状态检测单元，用于检测加速预瞄工况是否结束；
第一策略终止单元，用于当工况状态检测单元输出为是时，结束加速段控制。
可选地，所述控制策略设置模块包括减速段策略组件，所述减速段策略组件具体包括：
第二车速监测单元，用于确定实时车速下降；
第二策略启动单元，用于开启减速段控制；
能量回收检测单元，用于判断是否启动能量回收；
第一制动控制单元，用于当能量回收检测单元输出为是时，按照预定的能量回收制动策略进行减速控制；
第二预瞄时间检测单元，用于当能量回收检测单元输出为否时，检测是否到达预设的减速预瞄时间；
第二制动控制单元，用于当第二预瞄时间检测单元输出为是时，按照预定的转毂辅助制动策略进行减速控制；
第二工况状态检测单元，用于检测减速工况是否结束；
第二策略终止单元，用于当第二工况状态检测单元输出为是时，结束减速段控制。
可选地，所述控制策略设置模块包括零速段策略组件，所述零速段策略组件具体包括：
第三车速监测单元，用于确定实时车速为0；
油门踏板控制单元，用于将油门踏板的开度置为0；
制动等控制单元，用于点亮制动灯；
试验台控制单元，用于触发试验台切换至道路模拟模式。
可选地，所述控制策略设置模块包括恒速段策略组件，所述恒速段策略组件具体包括：
车速变化率监测单元，用于确定实时车速的变化率处于预设的速度区间；
第三策略启动单元，用于开启恒速段控制；
车速误差计算单元，用于计算实时车速与目标速度的速度误差；
控制边界判定单元，用于判断速度误差是否大于等于预设的门限值；
恒速调控单元，用于当控制边界判定单元输出为是时，进入PID恒速调控，使油门踏板在预定的斜率内平缓变化；
第三工况状态检测单元，用于根据实时车速的变化，确定恒速工况是否结束；
第二策略终止单元，用于当第三工况状态检测单元输出为是时，结束恒速段控制。
本发明上述技术方案至少具备如下技术效果：
(1)本发明设计的电动汽车续航里程试验的车速控制方法及系统能够实现电动汽车续航里程试验中对于工况速度的跟踪，从而到达代替人工试验的效果，减少了劳动强度、节约了人力成本。
(2)本发明设计的电动汽车续航里程试验的车速控制方法及系统将车速工况划分为四个基本工况段，并根据工况段制定各自具体的控制策略，因此能够适应各类不同的试验工况需求。
(3)本发明设计的电动汽车续航里程试验的车速控制方法及系统中，引入了预瞄时间策略，能够抵消由于控制响应时间引起的速度滞后，提高了控制精度。
附图说明
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：
图1为本发明提供的用于电动汽车续航里程试验的车速控制方法的实施例的流程图；
图2为本发明提供的加速段策略的实施例的流程图；
图3为本发明提供的减速段策略的实施例的流程图；
图4为本发明提供的零速段策略的实施例的流程图；
图5为本发明提供的恒速段策略的实施例的流程图；
图6为本发明提供的用于电动汽车续航里程试验的车速控制系统的实施例的方框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
需提前指明，本发明属于汽车试验领域，虽然针对电动汽车续航里程试验，本发明也可以在传动燃油车AT、AMT、CVT、DCT等驱动形式车辆的自动驾驶应用中进行拓展；此外，还需说明本领域技术人员可以理解，电动汽车续航里程试验可以在真实试验场地或试验台(例如转毂试验台)进行，具体的试验步骤、试验设施以及试验结论不在本发明考虑范围之内，本发明优选在试验台进行，但仅针对试验中不同工况下的车速控制提出设计。
具体地，本发明提供了一种用于电动汽车续航里程试验的车速控制方法，如图1所示，包括：
步骤S100、设置车速控制策略，其中所述车速控制策略包括加速段策略、减速段策略、零速段策略以及恒速段策略；
步骤S200、根据预设的测试目标，选取车速控制策略中的一种或多种；并且，当选取多种策略时将多种策略进行拼接，这里需说明，不同的测试计划或测试需求，会产生不同的待测工况，皆可以由上述划分的四种工况进行拼接组合，也即是本发明提供了四种策略模版，在实际操作中可以结合需要进行灵活制定，从而实现对于任意工况的自主跟随。
步骤S300、在测试阶段采集实时车速；
步骤S400、根据选取的车速控制策略以及实时车速，通过PID控制器对电动汽车进行车速闭环控制。
本发明针对上述四种工况给出了如下示意性质的实施例，其中加速段策略可参考图2所示，具体包括：
步骤S1、确定实时车速上升；
步骤S10、开启加速段控制；
步骤S11、检测是否到达预设的加速预瞄时间；
该步骤是考虑到电动汽车存在响应延时，为了保证速度跟踪精度，引入加速预瞄时间，表现即是提前加速。
若否，则返回步骤S11继续检测；若是，则执行步骤S12、重置PID控制器的参数I和参数D；具体可以是在加速预瞄工况的上升沿的开始处重置PID的微积分参数。
步骤S13、持续跟踪加速预瞄工况；
步骤S14、检测加速预瞄工况是否结束；例如车速区域恒速或在一定时间内维持预设的速度值等。
若否，则返回步骤S13；若是，则执行步骤S15、结束加速段控制。
进一步地，减速段策略可参考图3所示，具体包括：
步骤S2、确定实时车速下降；
步骤S20、开启减速段控制；
步骤S21、判断是否启动能量回收；
若是，则执行步骤S22、按照预定的能量回收制动策略进行减速控制；
若否，则执行步骤S23、检测是否到达预设的减速预瞄时间；
若否，则返回步骤S23；若是，则执行步骤S24、按照预定的转毂辅助制动策略进行减速控制；
步骤S25、检测减速工况是否结束；
需说明，前述步骤S22和步骤S24均指向步骤S25.
若否，则返回步骤S25；若是，则执行步骤S26、结束减速段控制。
对上述实施例需说明的是，本发明提出在减速段策略中针对能量回收的不同情况，制定不同的减速方式。其中，若未启用能量回收减速，可以利用转毂试验台进行辅助制动；并且，此时考虑到转毂的响应时间，在减速段也引入了一个减速预瞄时间，即提前开始减速，以保证工况的跟踪精度。而当启用能量回收时，电动车辆的能量回收能够提供足够大的制动减速度，此时无需引入预瞄，可直接采用常规的能量回收进行减速。而对于减速工况是否结束的判定标准，则可以根据车速是否降至为0，或者停止下降趋势且保持恒速或变为上升等，方式较为常规，本发明对此不作限定。
进一步地，零速段策略可参考图4所示，具体包括：
步骤S3、确定实时车速为0；
步骤S30、将油门踏板的开度置为0；
步骤S31、点亮制动灯；
步骤S32、触发试验台切换至道路模拟模式。
即一旦车速为0，则确保油门无加速输出，且由制动灯表征车辆处于停驻工况，而将试验台切换至道路模拟模式是为了对处于停驻工况的车辆继续进行测试并获取相关参数，该方式为现有技术，并且后续的测试不在本发明的考虑范围，因此这里不予赘述。
进一步地，恒速段策略可参考图5所示，具体包括：
步骤S4、确定实时车速的变化率处于预设的速度区间；
步骤S40、开启恒速段控制；
步骤S41、计算实时车速与设定速度的速度误差；
步骤S42、判断速度误差是否大于等于预设的门限值；
若否，则执行步骤S42；若是，则执行步骤S43、进入PID恒速调控，使油门踏板在预定的斜率内平缓变化；
这里需对上述步骤进行说明的是，由于恒速是车辆行驶中的常态，为了减小恒速段的控制频率，本发明中设定了恒速段控制边界，即只有当速度误差达到或超过控制边界时，才引入PID恒速控制，否则持续监测误差。此外，在本实施例的PID恒速调控中，油门的开度采用平缓变化方法，即禁止油门开度出现跳变，以保证控制的平缓。
步骤S44、根据实时车速的变化，确定恒速工况是否结束；
若否，则返回步骤S44；若是，则执行步骤S45、结束恒速段控制。
对于恒速工况是否结束的判定，可以是由车速的变化，例如由恒速变为上升则可以进入前述加速段策略，反之，下降则可以进入前述减速段策略，具体则根据前文提及的策略拼接而定。
相应于上述方法，本发明还提供了一种用于电动汽车续航里程试验的车速控制系统，如图6所示，该系统可以包括：
控制策略设置模块，用于设置车速控制策略，其中所述车速控制策略包括加速段策略、减速段策略、零速段策略以及恒速段策略；
控制策略选取模块，用于根据预设的测试目标，选取车速控制策略中的一种或多种；并且，当选取多种策略时将多种策略进行拼接；
实时车速采集模块，用于在测试阶段采集实时车速；
车速控制模块，用于根据选取的车速控制策略以及实时车速，通过PID控制器对电动汽车进行车速控制。
进一步地，所述控制策略设置模块包括加速段策略组件，所述加速段策略组件具体包括：
第一车速监测单元，用于确定实时车速上升；
第一策略启动单元，用于开启加速段控制；
第一预瞄时间检测单元，用于检测是否到达预设的加速预瞄时间；
PID参数重置单元，用于当第一预瞄时间检测模块输出为是时，重置PID控制器的参数I和参数D；
工况跟踪单元，用于持续跟踪加速预瞄工况；
第一工况状态检测单元，用于检测加速预瞄工况是否结束；
第一策略终止单元，用于当工况状态检测单元输出为是时，结束加速段控制。
进一步地，所述控制策略设置模块包括减速段策略组件，所述减速段策略组件具体包括：
第二车速监测单元，用于确定实时车速下降；
第二策略启动单元，用于开启减速段控制；
能量回收检测单元，用于判断是否启动能量回收；
第一制动控制单元，用于当能量回收检测单元输出为是时，按照预定的能量回收制动策略进行减速控制；
第二预瞄时间检测单元，用于当能量回收检测单元输出为否时，检测是否到达预设的减速预瞄时间；
第二制动控制单元，用于当第二预瞄时间检测单元输出为是时，按照预定的转毂辅助制动策略进行减速控制；
第二工况状态检测单元，用于检测减速工况是否结束；
第二策略终止单元，用于当第二工况状态检测单元输出为是时，结束减速段控制。
进一步地，所述控制策略设置模块包括零速段策略组件，所述零速段策略组件具体包括：
第三车速监测单元，用于确定实时车速为0；
油门踏板控制单元，用于将油门踏板的开度置为0；
制动等控制单元，用于点亮制动灯；
试验台控制单元，用于触发试验台切换至道路模拟模式。
进一步地，所述控制策略设置模块包括恒速段策略组件，所述恒速段策略组件具体包括：
车速变化率监测单元，用于确定实时车速的变化率处于预设的速度区间；
第三策略启动单元，用于开启恒速段控制；
车速误差计算单元，用于计算实时车速与目标速度的速度误差；
控制边界判定单元，用于判断速度误差是否大于等于预设的门限值；
恒速调控单元，用于当控制边界判定单元输出为是时，进入PID恒速调控，使油门踏板在预定的斜率内平缓变化；
第三工况状态检测单元，用于根据实时车速的变化，确定恒速工况是否结束；
第二策略终止单元，用于当第三工况状态检测单元输出为是时，结束恒速段控制。
上述系统实施例及优选方案的工作方式及技术原理参见前文所述，此处不再赘述；但需要指出的是，本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现；还可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或组件或单元，以及此外可以把它们分成多个子模块或子组件或子单元。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上所述仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于电动汽车续航里程试验的车速控制方法，其特征在于，包括：
设置车速控制策略，其中所述车速控制策略包括加速段策略、减速段策略、零速段策略以及恒速段策略，其中所述加速段策略以及减速段策略包括对各自的预瞄时间的检测，以抵消由于控制响应时间引起的速度滞后；
所述加速段策略中的预瞄时间的检测包括：
步骤S11、检测是否到达预设的加速预瞄时间；
若否，则返回步骤S11；若是，则执行步骤S12、重置PID控制器的参数I和参数D；
步骤S13、持续跟踪加速预瞄工况；其中，所述加速预瞄工况是指为了克服响应延时所采取的提前加速工况；
步骤S14、检测加速预瞄工况是否结束；
若否，则返回步骤S13；若是，则执行步骤S15、结束加速段控制；
所述减速段策略中的预瞄时间的检测包括：
步骤S21、判断是否启动能量回收；
若是，则执行步骤S22、按照预定的能量回收制动策略进行减速控制；
若否，则执行步骤S23、检测是否到达预设的减速预瞄时间；
若否，则返回步骤S23；若是，则执行步骤S24、按照预定的转毂辅助制动策略进行减速控制；
步骤S25、检测减速工况是否结束；
若否，则返回步骤S25；若是，则执行步骤S26、结束减速段控制；
根据预设的测试目标，选取车速控制策略中的一种或多种；并且，当选取多种策略时将多种策略进行拼接；
在测试阶段采集实时车速；
根据选取的车速控制策略以及实时车速，通过PID控制器对电动汽车进行车速控制。
2.根据权利要求1所述的用于电动汽车续航里程试验的车速控制方法，其特征在于，所述加速段策略包括：
步骤S1、确定实时车速上升；
步骤S10、开启加速段控制；
并执行所述加速段策略中的预瞄时间的检测流程。
3.根据权利要求1所述的用于电动汽车续航里程试验的车速控制方法，其特征在于，所述减速段策略包括：
步骤S2、确定实时车速下降；
步骤S20、开启减速段控制；
并执行所述减速段策略中的预瞄时间的检测流程。
4.根据权利要求1所述的用于电动汽车续航里程试验的车速控制方法，其特征在于，所述零速段策略包括：
步骤S3、确定实时车速为0；
步骤S30、将油门踏板的开度置为0；
步骤S31、点亮制动灯；
步骤S32、触发试验台切换至道路模拟模式。
5.根据权利要求1～4任一项所述的用于电动汽车续航里程试验的车速控制方法，其特征在于，所述恒速段策略包括：
步骤S4、确定实时车速的变化率处于预设的加速度区间；
步骤S40、开启恒速段控制；
步骤S41、计算实时车速与设定速度的速度误差；
步骤S42、判断速度误差是否大于等于预设的门限值；
若否，则执行步骤S42；若是，则执行步骤S43、进入PID恒速调控，使油门踏板在预定的斜率内平缓变化；
步骤S44、根据实时车速的变化，确定恒速工况是否结束；
若否，则返回步骤S44；若是，则执行步骤S45、结束恒速段控制。
6.一种用于电动汽车续航里程试验的车速控制系统，其特征在于，包括：
控制策略设置模块，用于设置车速控制策略，其中所述车速控制策略包括加速段策略、减速段策略、零速段策略以及恒速段策略，其中所述加速段策略以及减速段策略包括对各自的预瞄时间的检测，以抵消由于控制响应时间引起的速度滞后；
其中所述加速段策略中的预瞄时间的检测包括：
步骤S11、检测是否到达预设的加速预瞄时间；
若否，则返回步骤S11；若是，则执行步骤S12、重置PID控制器的参数I和参数D；
步骤S13、持续跟踪加速预瞄工况；其中，所述加速预瞄工况是指为了克服响应延时所采取的提前加速工况；
步骤S14、检测加速预瞄工况是否结束；
若否，则返回步骤S13；若是，则执行步骤S15、结束加速段控制；
所述减速段策略中的预瞄时间的检测包括：
步骤S21、判断是否启动能量回收；
若是，则执行步骤S22、按照预定的能量回收制动策略进行减速控制；
若否，则执行步骤S23、检测是否到达预设的减速预瞄时间；
若否，则返回步骤S23；若是，则执行步骤S24、按照预定的转毂辅助制动策略进行减速控制；
步骤S25、检测减速工况是否结束；
若否，则返回步骤S25；若是，则执行步骤S26、结束减速段控制；
控制策略选取模块，用于根据预设的测试目标，选取车速控制策略中的一种或多种；并且，当选取多种策略时将多种策略进行拼接；
实时车速采集模块，用于在测试阶段采集实时车速；
车速控制模块，用于根据选取的车速控制策略以及实时车速，通过PID控制器对电动汽车进行车速控制。
7.根据权利要求6所述的用于电动汽车续航里程试验的车速控制系统，其特征在于，所述控制策略设置模块包括加速段策略组件，所述加速段策略组件具体包括：
第一车速监测单元，用于确定实时车速上升；
第一策略启动单元，用于开启加速段控制；
第一预瞄时间检测单元，用于检测是否到达预设的加速预瞄时间；
PID参数重置单元，用于当第一预瞄时间检测模块输出为是时，重置PID控制器的参数I和参数D；
工况跟踪单元，用于持续跟踪加速预瞄工况；
第一工况状态检测单元，用于检测加速预瞄工况是否结束；
第一策略终止单元，用于当工况状态检测单元输出为是时，结束加速段控制。
8.根据权利要求6所述的用于电动汽车续航里程试验的车速控制系统，其特征在于，所述控制策略设置模块包括减速段策略组件，所述减速段策略组件具体包括：
第二车速监测单元，用于确定实时车速下降；
第二策略启动单元，用于开启减速段控制；
能量回收检测单元，用于判断是否启动能量回收；
第一制动控制单元，用于当能量回收检测单元输出为是时，按照预定的能量回收制动策略进行减速控制；
第二预瞄时间检测单元，用于当能量回收检测单元输出为否时，检测是否到达预设的减速预瞄时间；
第二制动控制单元，用于当第二预瞄时间检测单元输出为是时，按照预定的转毂辅助制动策略进行减速控制；
第二工况状态检测单元，用于检测减速工况是否结束；
第二策略终止单元，用于当第二工况状态检测单元输出为是时，结束减速段控制。
9.根据权利要求6所述的用于电动汽车续航里程试验的车速控制系统，其特征在于，所述控制策略设置模块包括零速段策略组件，所述零速段策略组件具体包括：
第三车速监测单元，用于确定实时车速为0；
油门踏板控制单元，用于将油门踏板的开度置为0；
制动等控制单元，用于点亮制动灯；
试验台控制单元，用于触发试验台切换至道路模拟模式。
10.根据权利要求6～9任一项所述的用于电动汽车续航里程试验的车速控制系统，其特征在于，所述控制策略设置模块包括恒速段策略组件，所述恒速段策略组件具体包括：
车速变化率监测单元，用于确定实时车速的变化率处于预设的加速度区间；
第三策略启动单元，用于开启恒速段控制；
车速误差计算单元，用于计算实时车速与目标速度的速度误差；
控制边界判定单元，用于判断速度误差是否大于等于预设的门限值；
恒速调控单元，用于当控制边界判定单元输出为是时，进入PID恒速调控，使油门踏板在预定的斜率内平缓变化；
第三工况状态检测单元，用于根据实时车速的变化，确定恒速工况是否结束；
第二策略终止单元，用于当第三工况状态检测单元输出为是时，结束恒速段控制。
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