CN111252072A - 针对纯电动汽车实现坡道检测处理的方法 - Google Patents

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刘正辉
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Abstract

本发明涉及一种针对纯电动汽车实现坡道检测处理的方法，包括以下步骤：搭载6轴陀螺仪芯片，采集三轴加速度和三轴角速度；通过陀螺仪采集的信号计算得到第一坡度；通过车辆动力学计算得到第二坡度；根据当前车速选取置信因子，通过第一坡度、第二坡度和置信因子计算得到当前车辆所在路面坡度值。采用了本发明的针对纯电动汽车实现坡道检测处理的方法，实时的计算出车辆所在道路的坡度可以让纯电动车辆根据坡度信息计算出最佳档位。提高纯电动车辆坡度识别的精度，有利于车辆精确的控制变速箱的档位，有利于纯电动车的推广。坡度识别精度的提升，可以解决纯电动汽车在坡道上频繁换挡的问题，提高纯电动车辆的舒适性。

Description

针对纯电动汽车实现坡道检测处理的方法
技术领域
本发明涉及汽车领域，尤其涉及电动汽车检测领域，具体是指一种针对纯电动汽车实现坡道检测处理的方法。
背景技术
纯电动汽车一般搭载单档减速器和两档减速器。两档减速器起步时用低档，增大扭矩、加速性能好。高速时，采用高速挡，电机转速下降、效率高。基于纯电动汽车的档位少、速差大等特点，纯电动汽车根据不同的工况换挡的准确性就显得尤为重要。现有坡路换挡方法如中国发明专利申请“一种汽车及其自动变速器的坡道换挡控制方法和系统”(申请号：CN201410229306.4，公开日：20140813)所述，首先计算平路加速度和实际加速度差值；然后根据该平路加速度和加速度差值判断是处于上坡模式还是非上坡模式；当处于上坡模式时控制自动变速器按上坡模式换挡图进行换挡，当处于非上坡模式时控制自动变速器按非上坡模式换挡图进行换挡。此种方法不能准确的计算出坡度值。本发明有以下特点。
1、解决纯电动车辆上传统单一算法无法实时识别坡度的问题。
2、解决纯电动车辆低速时，无法正确判断坡道进行合理换挡。
3、根据置信因子合理优化坡道检测的准确度。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足准确度高、误差小、适用范围较为广泛的针对纯电动汽车实现坡道检测。
为了实现上述目的，本发明的针对纯电动汽车实现坡道检测处理的方法如下：
该针对纯电动汽车实现坡道检测处理的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：
(1)搭载6轴陀螺仪芯片，采集三轴加速度和三轴角速度；
(2)通过陀螺仪采集的信号计算得到第一坡度；
(3)通过车辆动力学计算得到第二坡度；
(4)根据当前车速选取置信因子，通过第一坡度、第二坡度和置信因子计算得到当前车辆所在路面坡度值。
较佳地，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)根据力学分析计算坡度值；
(2.2)通过卡尔曼滤波对陀螺仪采集的信号进行滤波；
(2.3)通过消除随机噪声及对坡道角度进行预测，计算得出坡道的坡度。
较佳地，所述的步骤(3)具体包括以下步骤：
(3.1)计算车速和车辆加速度；
(3.2)根据理想加速度和实际加速度计算第二坡度。
较佳地，所述的步骤(4)中计算当前车辆所在路面坡度值，具体为：
根据以下公式计算当前车辆所在路面坡度值：
θ＝K1·θ1+K2·θ2；
其中，θ1指第一坡度，θ2指第二坡度，K1为第一坡度对应的置信因子，K2为第二坡度对应的置信因子。
采用了本发明的针对纯电动汽车实现坡道检测处理的方法，实时的计算出车辆所在道路的坡度可以让纯电动车辆根据坡度信息计算出最佳档位。提高纯电动车辆坡度识别的精度，有利于车辆精确的控制变速箱的档位，有利于纯电动车的推广。坡度识别精度的提升，可以解决纯电动汽车在坡道上频繁换挡的问题，提高纯电动车辆的舒适性。合理的换挡使纯电动汽车的驱动电机始终保持在高效区工作，可以有效的增加续航里程，节约能源。
附图说明
图1为本发明的针对纯电动汽车实现坡道检测处理的方法的流程图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
本发明的该针对纯电动汽车实现坡道检测处理的方法，其中包括以下步骤：
(1)搭载6轴陀螺仪芯片，采集三轴加速度和三轴角速度；
(2)通过陀螺仪采集的信号计算得到第一坡度；
(2.1)根据力学分析计算坡度值；
(2.2)通过卡尔曼滤波对陀螺仪采集的信号进行滤波；
(2.3)通过消除随机噪声及对坡道角度进行预测，计算得出坡道的坡度；
(3)通过车辆动力学计算得到第二坡度；
(3.1)计算车速和车辆加速度；
(3.2)根据理想加速度和实际加速度计算第二坡度；
(4)根据当前车速选取置信因子，通过第一坡度、第二坡度和置信因子计算得到当前车辆所在路面坡度值。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(4)中计算当前车辆所在路面坡度值，具体为：
根据以下公式计算当前车辆所在路面坡度值：
θ＝K1·θ1+K2·θ2；
其中，θ1指第一坡度，θ2指第二坡度，K1为第一坡度对应的置信因子，K2为第二坡度对应的置信因子。
本发明的具体实施方式中，解决了纯电动车辆上传统单一算法无法实时识别坡度的问题。解决纯电动车辆低速时，无法正确判断坡道进行合理换挡。根据置信因子合理优化坡道检测的准确度。
本发明中系统搭载6轴陀螺仪芯片，采集信号为X,Y,Z三轴加速度及三轴角速度。若定义陀螺仪芯片的坐标系，X轴指向车辆运行前方，Y轴指向副驾驶，Z轴垂直于车辆。
对于坡道上的角度，认为此时的角度等于上一时刻的角度加上一时刻陀螺仪测出的角速度和时间的乘积。运用卡尔曼滤波算法对陀螺仪采集的信号进行滤波，以消除随机噪声及对坡道角度进行预测，得出坡道的坡度θ1。
由车辆动力学模型及运动学公式可推导出：
Figure BDA0002401071450000031
式中θ为坡度，Fengine是电机驱动力，v是车速，W是车重，a为车辆加速度，在平路上时θ＝0，k0滚动阻力系数，
Figure BDA0002401071450000032
ρ空气密度；Af为车辆迎风面积；CD为车辆形状特征的空气阻力系数。k0的理论计算公式为k0＝0.0076+0.000056v；k0是车速的函数，最好可以通过标定，在平路上和在所有车速下确定k0和k1的值，然后计算平路上应有的理想加速度和实际测量出来的加速度之差来确定坡度的大小θ2。
车速较低时，运用陀螺仪采集的信号计算出的坡度θ1较准确。车速升高后车速稳定，运用车辆动力学计算的坡度θ2较准确。
为了充分发挥这两种计算坡度方法的优点，根据其适用工况下的可信程度，引入置信因子，表征其在某种工况下的可信程度。定义基于陀螺仪传感器计算得到的坡度值置信因子为K1，基于汽车动力学计算的坡度值置信因子为K2。两者取值范围均为[0,1]，且K1+K2＝1。
由大量实验及标定工作得出K1、K2和车速之间的关系。由公式θ＝K1·θ1+K2·θ2可计算出当前车辆所在路面坡度值。
在本发明的具体实施例如下，假设一纯电动车辆，搭载2挡AMT。车辆的2挡提供的动力有限，只能在10％的坡道上行驶。车辆在一上坡时就通过本方法快速实时识别当前行驶路面的坡度。判断坡度是否大于10％。若坡度大于10％则提升降档线，使车辆在高速时主动换挡，以提供较强的车辆动力性。使车辆维持在1挡行驶，禁止车辆再次升档。当判断车辆驶出坡道时，换挡线恢复正常，车辆正常换挡。若坡度小于10％则不需要降挡，使车辆继续维持在2挡，避免换挡。当判断车辆驶出坡道时，换挡线恢复正常，车辆正常换挡。
采用了本发明的针对纯电动汽车实现坡道检测处理的方法，实时的计算出车辆所在道路的坡度可以让纯电动车辆根据坡度信息计算出最佳档位。提高纯电动车辆坡度识别的精度，有利于车辆精确的控制变速箱的档位，有利于纯电动车的推广。坡度识别精度的提升，可以解决纯电动汽车在坡道上频繁换挡的问题，提高纯电动车辆的舒适性。合理的换挡使纯电动汽车的驱动电机始终保持在高效区工作，可以有效的增加续航里程，节约能源。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (4)

1.一种针对纯电动汽车实现坡道检测处理的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)搭载6轴陀螺仪芯片，采集三轴加速度和三轴角速度；
(2)通过陀螺仪采集的信号计算得到第一坡度；
(3)通过车辆动力学计算得到第二坡度；
(4)根据当前车速选取置信因子，通过第一坡度、第二坡度和置信因子计算得到当前车辆所在路面坡度值。
2.根据权利要求1所述的针对纯电动汽车实现坡道检测处理的方法，其特征在于，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)根据力学分析计算坡度值；
(2.2)通过卡尔曼滤波对陀螺仪采集的信号进行滤波；
(2.3)通过消除随机噪声及对坡道角度进行预测，计算得出坡道的坡度。
3.根据权利要求1所述的针对纯电动汽车实现坡道检测处理的方法，其特征在于，所述的步骤(3)具体包括以下步骤：
(3.1)计算车速和车辆加速度；
(3.2)根据理想加速度和实际加速度计算第二坡度。
4.根据权利要求1所述的针对纯电动汽车实现坡道检测处理的方法，其特征在于，所述的步骤(4)中计算当前车辆所在路面坡度值，具体为：
根据以下公式计算当前车辆所在路面坡度值：
θ＝K1·θ1+K2·θ2；
其中，θ1指第一坡度，θ2指第二坡度，K1为第一坡度对应的置信因子，K2为第二坡度对应的置信因子。
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