CN111284332A - 一种电动汽车车速管理方法、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车车速管理方法、装置及电子设备，其中，方法包括：接收至少两个系统车速需求，根据至少两个系统车速需求，选定目标车速；根据目标车速确定调速动态性能模式；根据调速动态性能模式得到动态性能指标参数；获取车辆动力学参数；根据动态性能指标参数和车辆动力学参数确定车速调节参数；根据目标车速和实际车速获得车速偏差，根据车速偏差和车速调节参数确定车速调节扭矩；根据车速调节扭矩控制电机的实际输出扭矩以调节车速。本发明代替了传统车速管理中的对车速控制需求分别管理的方式，减少系统之间在车速需求上的冲突，降低车速失控风险；同时使得应用此方法的装置以及电子设备的车辆兼顾安全性和舒适性的车速运行。

Description

一种电动汽车车速管理方法、装置及电子设备

技术领域

本发明涉及车速管理技术领域，特别是指一种电动汽车车速管理方法及装置。

背景技术

随着电动汽车驾驶辅助系统和主动安全系统的日益复杂化，使得人们对于车速的控制需求越来越高。目前，对车速控制有需求的系统种类较多、个数也较多。然而，传统车速管理技术是采取的是对上述系统的车速需求进行分别管理而非统一管理，导致各个系统之间在车速需求上往往存在着较大的冲突，因而车速失控的系统风险性较高，车辆往往无法以兼顾安全性、驾驶性和舒适性的车速运行。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种电动汽车车速管理方法、装置及电子设备，以实现系统车速需求的统一管理，减少系统之间在车速需求上的冲突，降低车速失控的系统性风险。

基于上述目的，本发明提供了一种电动汽车车速管理方法。一种电动汽车车速管理方法，包括：接收至少两个系统车速需求，根据所述至少两个系统车速需求，选定目标车速；根据所述目标车速确定调速动态性能模式；根据所述调速动态性能模式得到动态性能指标参数；获取车辆动力学参数；根据所述动态性能指标参数和所述车辆动力学参数确定车速调节参数；根据所述目标车速和实际车速获得车速偏差，根据所述车速偏差和所述车速调节参数确定车速调节扭矩；根据所述车速调节扭矩控制电机的实际输出扭矩以调节车速。

在其他一些可选的实施方式中，接收驾驶员需求扭矩；根据所述目标车速确定扭矩需求仲裁模式；根据所述扭矩需求仲裁模式确定是否响应所述驾驶员需求扭矩；当响应所述驾驶员需求扭矩时，改为根据所述驾驶员需求扭矩控制电机的实际输出扭矩以调节车速。

在其他一些可选的实施方式中，所述扭矩需求仲裁模式包括：模式0和模式1；在所述模式0下，不响应所述驾驶员需求扭矩；在所述模式1下，响应所述驾驶员需求扭矩。

在其他一些可选的实施方式中，所述系统车速需求包括以下中的至少两个：最高车速限制需求、自动制动需求、定速巡航需求、自适应巡航需求。

在其他一些可选的实施方式中，根据所述目标车速确定扭矩需求仲裁模式，包括：当所述目标车速对应的系统车速需求中为所述最高车速限制需求或所述自动制动需求时，确定扭矩需求仲裁模式为所述模式0；当所述目标车速对应的系统车速需求为所述定速巡航需求或所述自适应巡航需求时，确定扭矩需求仲裁模式为所述模式1。

在其他一些可选的实施方式中，所述获取车辆动力学参数包括：将电机转矩和电机转速通过下式转换为车辆驱动力和车速：

其中：

T——电机扭矩，单位为N·m；

n——电机转速，单位为rpm；

i——传动比，无量纲；

r——车轮半径，单位为m；

f——折算到车轮切向的车辆驱动力，单位为N；

v——车速，单位为m/s；

f(k)——第k个采样周期的车辆驱动力采样值；

v(k)——第k个采样周期的车速采样值；

因此，f(k)、v(k)已知，通过下式求解参数b₀和a₁的值：

v(k)+a₁·v(k-1)＝b₀·f(k)

将参数b₀和a₁带入下列方程，获取车辆动力学参数：车辆等效质量M和车辆等效粘滞阻力系数D；

其中：

ΔT——离散系统采样时间，单位为s。

在其他一些可选的实施方式中，所述获取车辆动力学参数还包括：根据电动汽车车辆型号选取的固定动力学参数。

在其他一些可选的实施方式中，所述选定目标车速包括：将所述至少两个系统车速需求中数值最小的选定为所述目标车速。

在其他一些可选的实施方式中，所述车速调节扭矩为：

T_PA＝T_A-T_IA

其中：

F——施加输出限制后的车速调节力，单位为N；

F_I——施加输出限制后的车速调节力积分部分，单位为N；

T_A——车速调节扭矩，单位为N·m；

T_IA——车速调节扭矩积分部分，单位为N·m；

T_PA——车速调节扭矩比例部分，单位为N·m。

在其他一些可选的实施方式中，还包括：参考扭矩，所述参考扭矩大于车辆最大蠕行扭矩；

在每一个采样周期，当所述驾驶员需求扭矩大于所述车速调节扭矩时，切换所述模式0；当所述驾驶员需求扭矩小于所述车速调节扭矩时，切换所述模式1；当所述驾驶员需求扭矩小于所述参数扭矩和车速调节扭矩比例部分的最大值时，切换复位功能。

在其他一些可选的实施方式中，还包括：

在每一个采样周期，当所述驾驶员需求扭矩大于所述车速调节扭矩并且小于所述参考扭矩时，切换所述模式0；所述驾驶员需求扭矩大于或等于零且小于所述车速调节扭矩，切换所述模式0；所述驾驶员需求扭矩大于所述参数扭矩和所述车速调节扭矩的最大值时，切换所述复位功能；所述驾驶员需求扭矩小于所述车速调节扭矩和零的最小值时，切换所述复位功能。

在其他一些可选的实施方式中，当从所述模式0转换所述模式1后，源状态响应所述驾驶员需求扭矩，目标状态仍响应所述驾驶员需求扭矩，需进行所述复位功能；源状态响应所述车速调节扭矩，目标状态仍响应所述车速调节扭矩，无需进行所述复位功能；

当从所述模式1转换所述模式0后，源状态响应所述驾驶员需求扭矩，目标状态仍响应所述驾驶员需求扭矩，保持复位状态；源状态响应所述车速调节扭矩，目标状态响应所述驾驶员需求扭矩。

本发明提供了一种电动汽车车速管理装置，包括：

车速需求仲裁单元，用于接收至少两个系统车速需求，根据所述至少两个系统车速需求，选定目标车速；根据所述目标车速确定调速动态性能模式；

参数整定单元，用于根据所述调速动态性能模式得到动态性能指标参数；获取车辆动力学参数；根据所述动态性能指标参数和所述车辆动力学参数确定车速调节参数；

车速调节单元，用于根据所述目标车速和实际车速获得车速偏差，根据所述车速偏差和所述车速调节参数确定车速调节扭矩；

扭矩需求仲裁单元，用于根据所述车速调节扭矩控制电机的实际输出扭矩以调节车速。

在其他一些可选的实施方式中，还包括：

扭矩需求仲裁单元还用于接收驾驶员需求扭矩；根据所述目标车速确定扭矩需求仲裁模式；根据所述扭矩需求仲裁模式确定是否响应所述驾驶员需求扭矩；当响应所述驾驶员需求扭矩时，改为根据所述驾驶员需求扭矩控制电机的实际输出扭矩以调节车速；

参数估计单元，所述参数估计单元用于向所述参数整定单元提供车辆动力学参数；所述参数估计单元还设置有用于选择参数估计执行的时间的使能端。

本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述所述的方法。

从上面所述可以看出，本发明提供的电动汽车车速管理方法、装置及电子设备，通过将多个对车速控制有需求的系统统一进行管理，从而确定目标车速，而后通过求得的车速调节扭矩控制电机的实际输出扭矩以调节车速；还提出了独立于其它系统的车速管理系统，实现了系统车速需求“生成”和“管理”的解耦；同时提出了基于车辆动力学参数估计的车速调节方法，无需坡道传感器，无需车重数据，通过调节参数自整定，即可实现动态性能与车辆特性和道路特性无关的车速控制，鲁棒性好；并且提出了扭矩需求仲裁方法，解决了驾驶员扭矩需求与车速调节扭矩需求的冲突，并保证了电机目标扭矩在仲裁模式切换时的平滑过渡。综上可知，本发明所提供的对电动汽车车速的管理方法，代替了传统车速管理方法中的对车速控制需求分别管理的管理方式，不仅减少系统之间在车速需求上的冲突，降低车速失控的系统风险性，同时使得应用此方法的装置以及电子设备的车辆兼顾安全性、驾驶性和舒适性的车速运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种电动汽车车速管理方法的流程示意图；

图2为本发明实施例一种电动汽车车速管理方法的状态转换图；

图3为本发明实施例一种电动汽车车速管理方法的车速调节动态特性图；

图4(a)为本发明实施例一种电动汽车车速管理方法的车速调节单元与VDS等效系统形成的闭环图1；

图4(b)为本发明实施例一种电动汽车车速管理方法的车速调节单元与VDS等效系统形成的闭环图3；

图4(c)为本发明实施例一种电动汽车车速管理方法的车速调节单元与VDS等效系统形成的闭环图3；

图5为本发明实施例一种电动汽车车速管理装置图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本实施例提供的一种电动汽车车速管理方法。一种电动汽车车速管理方法，参考图1，包括：

步骤101：接收至少两个系统车速需求，根据至少两个系统车速需求，选定目标车速；根据目标车速确定调速动态性能模式；

步骤102：根据调速动态性能模式得到动态性能指标参数；获取车辆动力学参数；根据动态性能指标参数和车辆动力学参数确定车速调节参数；

步骤103：根据目标车速和实际车速获得车速偏差，根据车速偏差和车速调节参数确定车速调节扭矩；

步骤104：根据车速调节扭矩控制电机的实际输出扭矩以调节车速。

具体地，在本发明中，确定调速动态性能模式等步骤在上述方法中的顺序并不限于上述顺序，而是在具体不同的实施例中，仅需在最终根据所述车速偏差和所述车速调节参数能够确定车速调节扭矩、进而控制电机的实际输出扭矩以调节车速即可。

在本实施例中，还接收驾驶员需求扭矩；根据所述目标车速确定扭矩需求仲裁模式；根据所述扭矩需求仲裁模式确定是否响应所述驾驶员需求扭矩；当响应所述驾驶员需求扭矩时，改为根据所述驾驶员需求扭矩控制电机的实际输出扭矩以调节车速。

其中，所述扭矩需求仲裁模式包括：模式0和模式1；在所述模式0下，不响应所述驾驶员需求扭矩；在所述模式1下，响应所述驾驶员需求扭矩。

在本实施例中，所述系统车速需求包括以下中的至少两个：最高车速限制需求、自动制动需求、定速巡航需求、自适应巡航需求。在其他的一些实施例中，系统车速需求还可为其他种类，同时系统车速需求的个数也不限于上述。其中，目标车速是指本发明所提供的方法综合考虑各种系统车速需求而最终确定的一个合理的车速。具体地，合理的车速是指确定的目标车速所对应的系统车速需求能够满足电动汽车的需要。在本实施例中，所述选定目标车速包括：将所述至少两个系统车速需求中数值最小的选定为所述目标车速。

在本实施例中，根据所述目标车速确定扭矩需求仲裁模式，包括：当所述目标车速对应的系统车速需求中为所述最高车速限制需求或所述自动制动需求时，确定扭矩需求仲裁模式为所述模式0；当所述目标车速对应的系统车速需求为所述定速巡航需求或所述自适应巡航需求时，确定扭矩需求仲裁模式为所述模式1。

具体地，当车速管理系统响应系统车速需求时，驾驶员可能会尝试通过踩加速踏板或制动踏板表达自己的加速或减速需求。是否响应这种需求，对于不同的系统车速需求有不同的要求，列于下表1所示。

表1驾驶员车速需求响应性要求

驾驶员车速需求响应性要求的不同，直接影响扭矩需求的仲裁规则。由

表1不难发现，驾驶员车速需求响应性实际上可分为两类。根据这两种分类，克划分出两种扭矩需求仲裁模式，如表2所示。

表2扭矩需求仲裁模式

驾驶员车速需求响应性分类	扭矩需求仲裁模式	所适用系统车速需求
			不响应驾驶员加速需求	0	最高车速限制、自动制动
响应驾驶员加速需求	1	定速巡航、自适应巡航

如前所述，任何情况下，最高车速限制需求始终有效，则：

1)其它系统车速需求无效时，扭矩需求仲裁模式必然处于模式0，这也是最普遍的一种情形；

2)接前提1)，当定速巡航车速需求或自适应巡航车速需求有效时，扭矩需求仲裁模式切换到模式1；

3)接前提2)，当自动制动车速需求有效时，扭矩需求仲裁模式又切换回模式0。

首先，结合图2，对扭矩需求仲裁状态进行说明，并参考表3：

表3扭矩需求仲裁状态说明

进一步地，在本实施例中，还包括：参考扭矩，所述参考扭矩大于车辆最大蠕行扭矩；

在每一个采样周期，当所述驾驶员需求扭矩大于所述车速调节扭矩时，切换所述模式0；当所述驾驶员需求扭矩小于所述车速调节扭矩时，切换所述模式1；当所述驾驶员需求扭矩小于所述参数扭矩和车速调节扭矩比例部分的最大值时，切换复位功能。参考下表4：

表4仲裁模式0状态转移设计原理

在本实施例中，参考表5还包括：在每一个采样周期，当所述驾驶员需求扭矩大于所述车速调节扭矩并且小于所述参考扭矩时，切换所述模式0；所述驾驶员需求扭矩大于或等于零且小于所述车速调节扭矩，切换所述模式0；所述驾驶员需求扭矩大于所述参数扭矩和所述车速调节扭矩的最大值时，切换所述复位功能；所述驾驶员需求扭矩小于所述车速调节扭矩和零的最小值时，切换所述复位功能。

表5仲裁模式1状态转移设计原理

在本实施例中，参考下表6：

表6仲裁模式间状态转移设计原理

具体地，确定调速动态性能模式从时域上可使用上升时间和超调量来衡量，参考图3。

首先，由于车速调节涉及到安全性和舒适性，因此在本发明中车速不允许有超调。

其次，由上升时间表征的快速性方面，不同系统车速需求对快速性具有不同的要求。一般来说，最高车速限制需求对快速性要求较低。定速巡航车速需求主要与驾驶舒适性有关，对快速性的要求适中。自适应巡航车速需求由于涉及到跟车距离控制，与安全性相关，因此对快速性要求较高。自动制动车速需求涉及到紧急状态下的制动和防碰撞，因此对快速要求极高。

上述四种系统车速需求对调速动态性能的要求汇总表7。根据它们对调速动态性能要求的不同，将表中所列动态性能要求划分为4种不同的调速动态性能模式。

表7调速动态性能模式

系统车速需求	快速性要求	上升时间要求	超调量要求	调速动态性能模式
					最高车速限制	低	可较长	等于0	0
定速巡航	中	适中	等于0	1
					自适应巡航	高	短	等于0	2
自动制动	极高	极短	等于0	3

由上可知，根据各种系统车速需求确定目标车速之后，而后可知目标车速所对应的系统车速需求，同时结合上述即可确定调速动态性能模式。具体地，根据调速动态性能模式得到动态性能指标参数包括：

动态性能指标参数包括开环增益推荐值即K_C推荐值，如下表8可知，根据不同调速动态性能模式确定开环增益推荐值：

表8不同调节动态性能模式下的开环增益推荐值

具体地，在本实施例中，获取车辆动力学参数主要包括两种方式：一是根据电动汽车车辆型号选取的固定动力学参数；二是根据下列方式获取实时动力学参数：

为了简化参数估计和车速调节的运算，在进行车辆动力学参数估计前，需要将电机转矩和电机转速型号通过量纲换算转换为车辆驱动力(含制动力)和车速，若驱动力和车速均采用国际单位，对于单电机驱动系统，可按下式(1)执行量纲换算；对于多电机驱动系统，可根据系统具体结构采用其它适当方式计算车辆驱动力和车速。

其中：

T——电机扭矩，单位为N·m；

n——电机转速，单位为rpm；

i——传动比，无量纲；

r——车轮半径，单位为m；

f——折算到车轮切向的车辆驱动力，单位为N；

v——车速，单位为m/s；

f(k)——第k个采样周期的车辆驱动力采样值；

v(k)——第k个采样周期的车速采样值；

因此，f(k)、v(k)已知，通过下式(2)求解参数b₀和a₁的值：

v(k)+a₁·v(k-1)＝b₀·f(k) (2)

将参数b₀和a₁带入下式(3)，获取车辆动力学参数：车辆等效质量M和车辆等效粘滞阻力系数D；

其中：

ΔT——离散系统采样时间，单位为s。

具体地，VDS系统本质上是一个非线性系统，该系统的输入包括车辆驱动力，坡道力，路面阻力、空气阻力等，系统的输出为车速。若将VDS系统等效成线性时变系统，并将坡道力，路面阻力、空气阻力视为干扰，隐含到系统的时变参数中。则该系统的输入为车辆驱动力，系统的输出为车速。本专利不限定VDS等效的多阶线性时变系统的具体阶数，但为了兼顾参数估计算法精度和速度，建议设置为一阶或二阶。以一阶系统为例，VDS系统的传递函数可表示为下式(4)：

将上述式(4)改写成离散形式，即为VDS系统的多项式模型：

其中，

式(2)即为式(5)的另一种形式。

由于f(k)和v(k)均可实时获取，因此计算获的的车辆动力学参数也是实时变化的，即时变的。

以上就是实时车辆动力学参数估计的基本原理。实际应用时，可实现通过对f(k)施加一定采样周期数的时间延时，改善f(k)和v(k)的时间同步性，并采用迭代计算逐渐消除求解误差，获得更准确的估计结果。

最后，为了提高参数估计的精度，必须考虑参数估计执行时机的选择。建议在以下条件全部满足时执行参数估计；否则，暂时停止参数估计，直至以下条件再次全部满足：

1)f＞f_threshold＞0，即车辆处于驱动状态，且驱动力超过特定的阈值；

2)v＞v_threshold＞0，即车辆处于前进状态，且车速超过特定的阈值。

具体地，根据动态性能指标参数和车辆动力学参数确定车速调节参数包括：由前述可知，在本实施例中，动态性能指标参数为开环增益推荐值即K_C推荐值，车辆动力学参数为实时动力学参数：车辆等效质量M和车辆等效粘滞阻力系数D。

车速调节是一个典型的偏差控制系统，它的输入为车速偏差，输出为车速。VDS系统为等效一阶系统，从稳定性方面考虑，则车速调节可采用P.I调节器，车速调节与VDS等效系统形成的闭环如图4(a)、图4(b)以及图4(c)所示。

根据经典控制论，若要求闭环系统稳定无超调，则闭环系统传递函数必须为0型系统，最简单的0型系统为一阶惯性系统。对于车速调节闭环，其反馈通道为单位反馈，则在车速调节闭环为一阶惯性环节的假设前提下，车速调节闭环的开环传递函数应为积分环节。

上述假设若成立，必须满足下式(7)：

其中：

K_P——P.I调节器比例参数，单位为kg/s

K_I——P.I调节器积分参数，单位为kg/s²

K_C——车速调节开环增益，单位为s^-1

基于以上前提，车速调节上升时间T_X与车速调节开环增益K_C的定量关系可表示下式(8)为：

K_C的推荐值可根据前述调速动态性能模式在下表9中进行选取，也可根据所需上升时间指标按关系式计算。需要注意的是，K_C不应选得过大，否则可能导致车速调节闭环不稳定。

表9不同车速调节动态性能模式下的开环增益推荐值和上升时间

采用上式计算得到的参数K_P、K_I进行车速调节。具体地，根据目标车速和实际车速获得车速偏差，初始时刻的调节器输出为：

F_P(0)＝Δv(0)·K_P

F_I(0)＝Δv(0)·K_I

F(0)＝F_P(0)+F_I(0) (9)

其中：

Δv(0)——初始时刻车速偏差；

F_P(0)——初始时刻调节力输出比例部分；

F_I(0)——初始时刻调节力输出积分部分；

F(0)——初始时刻调节力输出。

第k个采样周期的调节器输出为：

F_P(k)＝Δv(k)·K_p

F_I(k)＝F_I(k-1)+Δv(k)·K_I

F(k)＝F_P(k)+F_I(k) (10)

其中：

Δv(k)——初始时刻车速偏差；

F_P(k)——初始时刻调节力输出比例部分；

F_I(k)——初始时刻调节力输出积分部分；

F(k)——初始时刻调节力输出。

当复位信号有效时，车速调节单元的采样时刻数复位为0，并重新按照上式(9)计算输出。

通过上述方法对车速进行调节，可获得与车辆特性和道路特性无关的动态性能。

具体地，确定车速调节扭矩包括：

考虑到电机外特性的限制，相应的需要对车速调节力进行限制。约定车速调节力为正时表现为驱动，为负是表现为制动，对于单电机驱动系统，车速调节力的上下限可按下式(11)进行设定；对于多电机驱动系统，可根据系统具体结构采用其它适当方式设定车速调节力上下限。

其中：

T_n——电机外特性曲线上转速对应的扭矩，单位为N·m；

F_H——车速调节力上限，单位为N；

F_L——车速调节力下限，单位为N。

为了抑制P.I调节器的积分饱和，车速调节力的积分部分应设置相同的上下限，即：

F_IH＝F_H

F_IL＝F_L (12)

其中：

F_IH——车速调节力积分饱和上限，单位为N；

F_IL——车速调节力积分饱和下限，单位为N。

施加输出限制后的车速调节力，对于单电机驱动系统，按下式(13)将车速调节力换算成车速调节扭矩；对于多电机驱动系统，可根据系统具体结构采用其它适当方式进行换算。

其中：

F——施加输出限制后的车速调节力，单位为N；

F_I——施加输出限制后的车速调节力积分部分，单位为N；

T_A——车速调节扭矩，单位为N·m；

T_IA——车速调节扭矩积分部分，单位为N·m；

T_PA——车速调节扭矩比例部分，单位为N·m。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种电动汽车车速管理装置的实施例。

在本实施例中，参考图5，一种电动汽车车速管理装置，包括：

车速需求仲裁单元201，用于接收至少两个系统车速需求，根据所述至少两个系统车速需求，选定目标车速；根据所述目标车速确定调速动态性能模式；

参数整定单元202，用于根据所述调速动态性能模式得到动态性能指标参数；获取车辆动力学参数；根据所述动态性能指标参数和所述车辆动力学参数确定车速调节参数；

车速调节单元203，用于根据所述目标车速和实际车速获得车速偏差，根据所述车速偏差和所述车速调节参数确定车速调节扭矩；

扭矩需求仲裁单元204，用于根据所述车速调节扭矩控制电机的实际输出扭矩以调节车速。

在本实施例中，还包括：

扭矩需求仲裁单元还用于接收驾驶员需求扭矩；根据所述目标车速确定扭矩需求仲裁模式；根据所述扭矩需求仲裁模式确定是否响应所述驾驶员需求扭矩；当响应所述驾驶员需求扭矩时，改为根据所述驾驶员需求扭矩控制电机的实际输出扭矩以调节车速；

参数估计单元，所述参数估计单元用于向所述参数整定单元提供车辆动力学参数；所述参数估计单元还设置有用于选择参数估计执行的时间的使能端。在本发明其他的一些实施例中，也可不设置参数估计单元，大多数情况下，根据车型选定一组适当的固定动力学参数，也能最终获得较好的车速调节效果。

具体地，所述车速需求仲裁单元的功能是根据系统车速需求，通过特定的仲裁机制决定响应哪种系统车速需求，并生成最终的目标车速。考虑到不同系统车速需求的差异，车速需求仲裁单元还需输出扭矩需求仲裁模式和调速动态性能模式，分别用于扭矩需求仲裁和车速调节。

进一步地，所述参数估计单元的功能是根据电机转矩和电机转速，对VDS系统的动力学参数进行实时估计。为了提升参数估计的精度，参数估计单元还具有一个使能端，通过使能端可选择参数估计执行的时机。VDS系统的动力学参数是对车速进行精确调节的基础。但参数估计单元对于本专利并不是必须的，大多数情况下，根据车型选定一组适当的固定动力学参数，也能最终获得较好的车速调节效果。

再者，所述参数估计单元的功能是根据调速动态性能模式选择一组与模式相匹配的动态性能指标参数，并结合估计的车辆动力学参数，计算车速调节单元的所需的调节参数。

进一步地，所述车速调节单元的功能是采用整定后的车速调节参数进行车速调节，输出车速调节扭矩。车速调节单元还具有外部复位功能，当外部复位信号有效时，车速调节单元复位。

再者，所述扭矩需求仲裁单元，驾驶员需求扭矩反映的是驾驶员车速需求，车速调节扭矩反映的是系统车速需求。所述扭矩需求仲裁单元的功能是根据两种需求扭矩以及当前扭矩需求仲裁模式，决定响应并输出哪种扭矩作为电机目标扭矩，并最大程度保证仲裁过程的扭矩输出的平顺性。为了实现上述仲裁需求，扭矩需求仲裁单元还具有对车速调节单元进行复位的功能。

VCU对最高车速限制的需求在任何情况下必然有效，因为最高车速限制是法规要求；取所有有效的系统车速需求中的最小需求值作为目标车速，这意味着，车速需求仲裁单元任何情况下都能输出一个有效的目标车速。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种电子设备的实施例，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时使用上述所述的方法。电子设备通过前述所述的方法而比较统一的考虑多种系统车速需求，实际解决了传统车速管理方法中的对车速控制需求分别管理的管理方式，大大减少系统之间在车速需求上的冲突，降低车速失控的系统风险性，使得车辆兼顾安全性、驾驶性和舒适性的车速运行。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与电子产品和托盘的公知的连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它可以使用所讨论的实施例。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种电动汽车车速管理方法，其特征在于，包括：

接收至少两个系统车速需求，根据所述至少两个系统车速需求，选定目标车速；根据所述目标车速确定调速动态性能模式；

根据所述调速动态性能模式得到动态性能指标参数；获取车辆动力学参数；根据所述动态性能指标参数和所述车辆动力学参数确定车速调节参数；

根据所述目标车速和实际车速获得车速偏差，根据所述车速偏差和所述车速调节参数确定车速调节扭矩；

根据所述车速调节扭矩控制电机的实际输出扭矩以调节车速。

2.根据权利要求1所述的电动汽车车速管理方法，其特征在于，接收驾驶员需求扭矩；根据所述目标车速确定扭矩需求仲裁模式；根据所述扭矩需求仲裁模式确定是否响应所述驾驶员需求扭矩；当响应所述驾驶员需求扭矩时，改为根据所述驾驶员需求扭矩控制电机的实际输出扭矩以调节车速。

3.根据权利要求2所述的电动汽车车速管理方法，其特征在于，所述扭矩需求仲裁模式包括：模式0和模式1；在所述模式0下，不响应所述驾驶员需求扭矩；在所述模式1下，响应所述驾驶员需求扭矩。

4.根据权利要求3所述的电动汽车车速管理方法，其特征在于，所述系统车速需求包括以下中的至少两个：最高车速限制需求、自动制动需求、定速巡航需求、自适应巡航需求。

5.根据权利要求4所述的电动汽车车速管理方法，其特征在于，根据所述目标车速确定扭矩需求仲裁模式，包括：当所述目标车速对应的系统车速需求中为所述最高车速限制需求或所述自动制动需求时，确定扭矩需求仲裁模式为所述模式0；当所述目标车速对应的系统车速需求为所述定速巡航需求或所述自适应巡航需求时，确定扭矩需求仲裁模式为所述模式1。

6.根据权利要求1所述的电动汽车车速管理方法，其特征在于，所述获取车辆动力学参数包括：将电机转矩和电机转速通过下式转换为车辆驱动力和车速：

其中：

T——电机扭矩，单位为N·m；

n——电机转速，单位为rpm；

i——传动比，无量纲；

r——车轮半径，单位为m；

f——折算到车轮切向的车辆驱动力，单位为N；

v——车速，单位为m/s；

f(k)——第k个采样周期的车辆驱动力采样值；

v(k)——第k个采样周期的车速采样值；

因此，f(k)、v(k)已知，通过下式求解参数b₀和a₁的值：

v(k)+a₁·v(k-1)＝b₀·f(k)

将参数b₀和a₁带入下列方程，获取车辆动力学参数：车辆等效质量M和车辆等效粘滞阻力系数D；

其中：

ΔT——离散系统采样时间，单位为s。

7.根据权利要求1所述的电动汽车车速管理方法，其特征在于，所述获取车辆动力学参数还包括：根据电动汽车车辆型号选取的固定动力学参数。

8.根据权利要求4所述的电动汽车车速管理方法，其特征在于，所述选定目标车速包括：将所述至少两个系统车速需求中数值最小的选定为所述目标车速。

9.根据权利要求1所述的电动汽车车速管理方法，其特征在于，所述车速调节扭矩为：

T_PA＝T_A-T_IA

其中：

F——施加输出限制后的车速调节力，单位为N；

F_I——施加输出限制后的车速调节力积分部分，单位为N；

T_A——车速调节扭矩，单位为N·m；

T_IA——车速调节扭矩积分部分，单位为N·m；

T_PA——车速调节扭矩比例部分，单位为N·m。

10.根据权利要求3所述的电动汽车车速管理方法，其特征在于，还包括：参考扭矩，所述参考扭矩大于车辆最大蠕行扭矩；

在每一个采样周期，当所述驾驶员需求扭矩大于所述车速调节扭矩时，切换所述模式0；当所述驾驶员需求扭矩小于所述车速调节扭矩时，切换所述模式1；当所述驾驶员需求扭矩小于所述参数扭矩和车速调节扭矩比例部分的最大值时，切换复位功能。

11.根据权利要求10所述的电动汽车车速管理方法，其特征在于，还包括：

在每一个采样周期，当所述驾驶员需求扭矩大于所述车速调节扭矩并且小于所述参考扭矩时，切换所述模式0；所述驾驶员需求扭矩大于或等于零且小于所述车速调节扭矩，切换所述模式0；所述驾驶员需求扭矩大于所述参数扭矩和所述车速调节扭矩的最大值时，切换所述复位功能；所述驾驶员需求扭矩小于所述车速调节扭矩和零的最小值时，切换所述复位功能。

12.根据权利要求10所述的电动汽车车速管理方法，其特征在于，

当从所述模式0转换所述模式1后，源状态响应所述驾驶员需求扭矩，目标状态仍响应所述驾驶员需求扭矩，需进行所述复位功能；源状态响应所述车速调节扭矩，目标状态仍响应所述车速调节扭矩，无需进行所述复位功能；

当从所述模式1转换所述模式0后，源状态响应所述驾驶员需求扭矩，目标状态仍响应所述驾驶员需求扭矩，保持复位状态；源状态响应所述车速调节扭矩，目标状态响应所述驾驶员需求扭矩。

13.一种电动汽车车速管理装置，其特征在于，包括：

车速需求仲裁单元，用于接收至少两个系统车速需求，根据所述至少两个系统车速需求，选定目标车速；根据所述目标车速确定调速动态性能模式；

参数整定单元，用于根据所述调速动态性能模式得到动态性能指标参数；获取车辆动力学参数；根据所述动态性能指标参数和所述车辆动力学参数确定车速调节参数；

车速调节单元，用于根据所述目标车速和实际车速获得车速偏差，根据所述车速偏差和所述车速调节参数确定车速调节扭矩；

扭矩需求仲裁单元，用于根据所述车速调节扭矩控制电机的实际输出扭矩以调节车速。

14.根据权利要求13所述的电动汽车车速管理装置，其特征在于，还包括：

扭矩需求仲裁单元还用于接收驾驶员需求扭矩；根据所述目标车速确定扭矩需求仲裁模式；根据所述扭矩需求仲裁模式确定是否响应所述驾驶员需求扭矩；当响应所述驾驶员需求扭矩时，改为根据所述驾驶员需求扭矩控制电机的实际输出扭矩以调节车速；

参数估计单元，所述参数估计单元用于向所述参数整定单元提供车辆动力学参数；所述参数估计单元还设置有用于选择参数估计执行的时间的使能端。

15.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至12任意一项所述的方法。

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