CN112406556B - 一种电动汽车主动防滑控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车控制方法技术领域，具体地指一种电动汽车主动防滑控制方法。采集车辆运行信息，获取车辆的整车需求转矩和电机实际转速，对车辆的制动开关是否无效进行判断，获得判断结果，将电机实际转速与标定获得的设定值进行比对，获得比对结构，结合判断结果和比对结果，确定输出整车目标转矩为0、或为整车需求转矩、或为通过修正系数修正的整车需求转矩；所述修正系数是通过计算前桥车驱动电机转矩门限值获得的修正值。本发明的控制方法极为简单，能够在车轮滑转前提前介入进行主动防滑，根据不同的情况采用的不同的控制策略，针对性更好，具有极大的推广价值。

Description

一种电动汽车主动防滑控制方法

技术领域

本发明涉及汽车控制方法技术领域，具体地指一种电动汽车主动防滑控制方法。

背景技术

电动汽车的安全性要求高。现有电动汽车的防滑控制装置采用基于车轮轮速传感器计算参考车速，再依据参考车轮计算车轮的实际滑移率，实际滑移率与最优滑移率进行比较后对驱动车轮的驱动转矩进行降扭控制，从而实现防止车轮滑转的技术方案。此技术方案存在如下弊端：

第一，整车的车速较低时，轮速传感器的精度较低，容易导致参考车速计算出现较大偏大，导致异常降扭。

第二，轮速传感器的工作环境恶劣，易引起轮速传感器损坏，导致基于滑移率的驱动防滑功能失效，引起安全事故。

第三，此方案属于被动防滑方案，只有当车轮处于一定程度的滑转状态后，才能进行防滑降扭的控制，在极端工况下存在功能延滞导致交通事故。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种电动汽车主动防滑控制方法。

本发明的技术方案为：一种电动汽车主动防滑控制方法，其特征在于：采集车辆运行信息，获取车辆的整车需求转矩和电机实际转速，对车辆的制动开关是否无效进行判断，获得判断结果，将电机实际转速与标定获得的设定值进行比对，获得比对结构，结合判断结果和比对结果，确定输出整车目标转矩为0、或为整车需求转矩、或为通过修正系数修正的整车需求转矩；所述修正系数是通过计算前桥车驱动电机转矩门限值获得的修正值。

进一步的若车辆的制动开关有效，则输出整车目标转矩为0。

进一步的若车辆的制动开关无效且电机实际转速≤设定值，则输出整车目标转矩为整车需求转矩。

进一步的若车辆的制动开关无效且电机实际转速＞设定值，则输出整车目标转矩为整车需求转矩与修正系数的比值。

进一步的所述修正系数的计算方法包括：按照下列公式计算修正系数：

其中：η——修正系数；

T_r——整车需求转矩；

T_limt——前桥车驱动电机转矩门限值。

进一步的所述前桥车驱动电机转矩门限值的计算方法包括：按照下列公式计算前桥车驱动电机转矩门限值：

其中：T_limt——前桥车驱动电机转矩门限值；

F_max——路面提供给前桥的最大附着力；

R——车轮半径；

i——整车传动比。

进一步的所述路面提供给前桥的最大附着力的计算方法包括：按照下列公式计算路面提供给前桥的最大附着力：

F_max＝m*g*λ*μ_max

其中：F_max——路面提供给前桥的最大附着力；

m——整车质量；

g——重力加速度；

λ——车辆的前桥轴荷转移系数；

μ_max——当前路面的峰值附着系数。

进一步的所述车辆的前桥轴荷转移系数的计算方法包括：按照下列公式计算车辆的前桥轴荷转移系数：

其中：λ——车辆的前桥轴荷转移系数；

L_r——整车质心到后轴的距离；

L——车辆的轴距；

h——整车质心离地面的垂直距离；

R——车轮半径；

α——前桥驱动电机的转速加速度；

ε——加速度对前桥轴荷转移的影响因子；

δ(t)——在t时刻计算的车身X向倾角信号；

C——路面的坡度标志位。

进一步的所述当前路面的峰值附着系数的计算方法包括：按照下列公式计算当前路面的峰值附着系数：

μ_max＝[K₁,K₂,K₃,K₄,K₅,K₆]*[μ_max1,μ_max2,μ_max3,μ_max4,μ_max5,μ_max6]^T

其中：μ_max——当前路面的峰值附着系数；

K₁——当前路面与干沥青路的相识度系数；

K₂——当前路面与湿沥青路的相识度系数；

K₃——当前路面与干水泥路的相识度系数；

K₄——当前路面与湿水泥路的相识度系数；

K₅——当前路面与乡村路的相识度系数；

K₆——当前路面与雪地路的相识度系数；

μ_max1——干沥青路的峰值附着系数；

μ_max2——湿沥青路的峰值附着系数；

μ_max3——干水泥路的峰值附着系数；

μ_max4——湿水泥路的峰值附着系数；

μ_max5——乡村路的峰值附着系数；

μ_max6——雪地路的峰值附着系数。

进一步的所述在t时刻计算的车身X向倾角信号的计算方法包括：按照下列公式计算在t时刻计算的车身X向倾角信号：

δ(t)＝(1-ρ)*δ(t-1)+ρ*θ

其中：δ(t)——在t时刻计算的车身X向倾角信号；

δ(t)——在t-1时刻计算的车身X向倾角信号；

ρ——滤波系数；

θ——车身X向倾角传感器获取的车身X向瞬时倾角信号。

本发明的优点有：1、与驱动防滑ASR系统对比，本方案实现在车轮滑转前主动介入控制；通过计算行驶路面可提供给前桥驱动电机的转矩门限值，保证在车轮滑转之前，对驱动转矩进行限制，实现主动防滑控制；

2、当路面粗造度和湿度特征发生变化导致路面峰值附着系数变小和车辆在爬较大坡度时车身姿态变化导致轴荷转移而引起地路面可提供给前桥最大驱动转矩急剧减小，可有效地、直接地和快速地避免车轮滑转，提高了车辆的主动安全性；

3、考虑了加速度对车辆前桥轴荷转移的影响，最大程度的利用路面可提供的最大驱动力，在保证车辆稳定性的基础上提高了整车的动力性；

4、转矩限制系数计算公式中的参数1可设定为标定量，标定量取值范围为(0，1]，可通过标定的方式提高目标转矩的控制精度。

本发明的控制方法极为简单，能够在车轮滑转前提前介入进行主动防滑，根据不同的情况采用的不同的控制策略，针对性更好，具有极大的推广价值。

附图说明

图1：本发明的转矩仲裁条件判断示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本实施例针对电动汽车的主动防滑控制方法是对转矩控制的方法，转矩控制的仲裁分为三种情况：如图1所示，当满足第一预设条件时，即车辆的制动开关有效，则输出整车目标转矩为0；当满足第二预设条件时，即车辆的制动开关无效且电机实际转速≤设定值，则输出整车目标转矩为整车需求转矩；当满足第三预设条件时，即车辆的制动开关无效且电机实际转速＞设定值，则输出整车目标转矩为整车需求转矩与修正系数的比值。

整车需求转矩为驾驶员需求转矩，可依据油门踏板开度值计算得到。车辆的制动开关是否有效，可以通过采集制动开关信号的状态来进行判断。第一种情况和第二种情况的判断方式比较简单，条件一旦符合即可快速得到整车目标转速。

当满足第三预设条件时，需要对整车需求转矩进行修正，实际使用时的修正系数计算方法如下：

1、利用路面粗造度和湿度采集装置采集车辆轨道线内路面的粗糙度和湿度信息，并通过整车CAN网络发送至主动防滑控制单元，路面粗造度和湿度采集装置包括360环视系统或者ADAS系统；

2、主动防滑控制单元利用所述的粗糙度和湿度分别与干沥青路、湿沥青路、干水泥路、湿水泥路、乡村路、雪地路6种典型路面的粗糙度和湿度对比，得到当前路面与典型路面的相似度系数组[K₁,K₂,K₃,K₄,K₅,K₆]；

其中，K₁为当前路面与干沥青路的相似度系数，取值范围为(0,1)；K₂为当前路面与湿沥青路的相似度系数，取值范围为(0,1)；K₃为当前路面与干水泥路的相似度系数，取值范围为(0,1)；K₄为当前路面与湿水泥路的相似度系数，取值范围为(0,1)；K₅为当前路面与乡村路的相似度系数，取值范围为(0,1)；K₆为当前路面与雪地路的相似度系数，取值范围为(0,1)；

3、计算当前路面的峰值附着系数，计算公式为：

μ_max＝[K₁,K₂,K₃,K₄,K₅,K₆]*[μ_max1,μ_max2,μ_max3,μ_max4,μ_max5,μ_max6]^T

其中：μ_max——当前路面的峰值附着系数；K₁——当前路面与干沥青路的相识度系数；K₂——当前路面与湿沥青路的相识度系数；K₃——当前路面与干水泥路的相识度系数；K₄——当前路面与湿水泥路的相识度系数；K₅——当前路面与乡村路的相识度系数；K₆——当前路面与雪地路的相识度系数；μ_max1——干沥青路的峰值附着系数；μ_max2——湿沥青路的峰值附着系数；μ_max3——干水泥路的峰值附着系数；μ_max4——湿水泥路的峰值附着系数；μ_max5——乡村路的峰值附着系数；μ_max6——雪地路的峰值附着系数；

4、利用车身x向倾角传感器获取车身x向瞬时倾角信号θ；

5、利用一阶低通滤波器计算得到当前车身x向倾角信号，计算公式：δ(t)＝(1-ρ)*δ(t-1)+ρ*θ

其中：δ(t)——在t时刻计算的车身X向倾角信号；δ(t)——在t-1时刻计算的车身X向倾角信号；ρ——滤波系数；θ——车身X向倾角传感器获取的车身X向瞬时倾角信号；

当车辆行驶在水平路况时，δ(t)＝0；当车辆行驶在上坡路况时，δ(t)＞0；当车辆行驶在下坡路况时，δ(t)＜0；

6、根据车身X向倾角信号设置路面坡度标志位：

其中，C为路面坡度标志；

7、根据当前坡度状态、电机控制器转速的加速度计算车辆的前桥轴荷转移系数，计算公式为：

其中：λ——车辆的前桥轴荷转移系数；L_r——整车质心到后轴的距离；L——车辆的轴距；h——整车质心离地面的垂直距离；R——车轮半径；α——前桥驱动电机的转速加速度；ε——加速度对前桥轴荷转移的影响因子；δ(t)——在t时刻计算的车身X向倾角信号；C——路面的坡度标志位；

ω为前桥驱动电机的转速，t为采样时间；

8、计算路面提供给前桥的最大附着力，计算公式为：

F_max＝m*g*λ*μ_max

其中：F_max——路面提供给前桥的最大附着力；m——整车质量；g——重力加速度；λ——车辆的前桥轴荷转移系数；μ_max——当前路面的峰值附着系数；

9、计算前轴电机的输出转矩的门限值，计算公式为：

其中：T_limt——前桥车驱动电机转矩门限值；F_max——路面提供给前桥的最大附着力；R——车轮半径；i——整车传动比。

计算修正系数为：

其中：η——修正系数；T_r——整车需求转矩；T_limt——前桥车驱动电机转矩门限值。当车辆出现第三种情况时，通过修正系数η对整车需求转矩进行修正，计算公式如下：

根据上述方法对电动汽车进行控制，本实施例的电动汽车为前桥驱动的电动汽车。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (6)

1.一种电动汽车主动防滑控制方法，其特征在于：采集车辆运行信息，获取车辆的整车需求转矩和电机实际转速，对车辆的制动开关是否无效进行判断，获得判断结果，将电机实际转速与标定获得的设定值进行比对，获得比对结果，结合判断结果和比对结果，确定输出整车目标转矩为0、或为整车需求转矩、或为通过修正系数修正的整车需求转矩；所述修正系数是通过计算前桥车驱动电机转矩门限值获得的修正值；

所述修正系数的计算方法包括：按照下列公式计算修正系数：

其中：η——修正系数；

T_r——整车需求转矩；

T_limt——前桥车驱动电机转矩门限值；

所述前桥车驱动电机转矩门限值的计算方法包括：按照下列公式计算前桥车驱动电机转矩门限值：

其中：T_limt——前桥车驱动电机转矩门限值；

F_max——路面提供给前桥的最大附着力；

R——车轮半径；

i——整车传动比；

所述路面提供给前桥的最大附着力的计算方法包括：按照下列公式计算路面提供给前桥的最大附着力：

F_max＝m*g*λ*μ_max

其中：F_max——路面提供给前桥的最大附着力；

m——整车质量；

g——重力加速度；

λ——车辆的前桥轴荷转移系数；

μ_max——当前路面的峰值附着系数；

所述车辆的前桥轴荷转移系数的计算方法包括：按照下列公式计算车辆的前桥轴荷转移系数：

其中：λ——车辆的前桥轴荷转移系数；

L_r——整车质心到后轴的距离；

L——车辆的轴距；

h——整车质心离地面的垂直距离；

R——车轮半径；

α——前桥驱动电机的转速加速度；

ε——加速度对前桥轴荷转移的影响因子；

δ(t)——在t时刻计算的车身X向倾角信号；

C——路面的坡度标志位。

2.如权利要求1所述的一种电动汽车主动防滑控制方法，其特征在于：若车辆的制动开关有效，则输出整车目标转矩为0。

3.如权利要求1所述的一种电动汽车主动防滑控制方法，其特征在于：若车辆的制动开关无效且电机实际转速≤设定值，则输出整车目标转矩为整车需求转矩。

4.如权利要求1所述的一种电动汽车主动防滑控制方法，其特征在于：若车辆的制动开关无效且电机实际转速＞设定值，则输出整车目标转矩为整车需求转矩与修正系数的比值。

5.如权利要求1所述的一种电动汽车主动防滑控制方法，其特征在于：所述当前路面的峰值附着系数的计算方法包括：按照下列公式计算当前路面的峰值附着系数：

μ_max＝[K₁,K₂,K₃,K₄,K₅,K₆]*[μ_max1,μ_max2,μ_max3,μ_max4,μ_max5,μ_max6]^T

其中：μ_max——当前路面的峰值附着系数；

K₁——当前路面与干沥青路的相识度系数；

K₂——当前路面与湿沥青路的相识度系数；

K₃——当前路面与干水泥路的相识度系数；

K₄——当前路面与湿水泥路的相识度系数；

K₅——当前路面与乡村路的相识度系数；

K₆——当前路面与雪地路的相识度系数；

μ_max1——干沥青路的峰值附着系数；

μ_max2——湿沥青路的峰值附着系数；

μ_max3——干水泥路的峰值附着系数；

μ_max4——湿水泥路的峰值附着系数；

μ_max5——乡村路的峰值附着系数；

μ_max6——雪地路的峰值附着系数。

6.如权利要求1所述的一种电动汽车主动防滑控制方法，其特征在于：所述在t时刻计算的车身X向倾角信号的计算方法包括：按照下列公式计算在t时刻计算的车身X向倾角信号：

δ(t)＝(1-ρ)*δ(t-1)+ρ*θ

其中：δ(t)——在t时刻计算的车身X向倾角信号；

δ(t)——在t-1时刻计算的车身X向倾角信号；

ρ——滤波系数；

θ——车身X向倾角传感器获取的车身X向瞬时倾角信号。

Images