CN112428995B - 一种新能源汽车定速巡航及主动限速智能驾驶控制方法 - Google Patents

一种新能源汽车定速巡航及主动限速智能驾驶控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新能源汽车定速巡航及主动限速智能驾驶控制方法，定速巡航包括：S1、巡航拨杆设定目标车速，操作油门,产生控制扭矩；S2、接收目标车速后，PI闭环调节，根据目标车速与实际车速的差值，解析目标加速度；S3、根据目标加速度，解析目标扭矩；S4、将控制扭矩与目标扭矩取大，作为输出扭矩；主动限速包括：S5、识别道路限速标志上的车速作为目标车速，操作油门，产生控制扭矩；S6、接收目标车速后，PI闭环调节，根据目标车速与实际车速的差值，解析目标加速度；S7、根据目标加速度，解析目标扭矩；S8、将控制扭矩与目标扭矩取小，作为输出扭矩。本发明实现巡航和主动限速，准确区分驾驶操作意图，车速精确平稳过渡，提高驾驶舒适度。

Description

一种新能源汽车定速巡航及主动限速智能驾驶控制方法
技术领域
本发明属于新能源汽车智能辅助驾驶技术领域，涉及新能源汽车(纯电动、串联或者并联式混动动力车皆可)在巡航控制或主动限速控制时与驾驶员操作间的协调控制方法。
背景技术
我国新能源汽车经过近10年的研究开发已经取得了巨大的进步，市场接受度也越来越高。当前新能源主要有纯电动、混合动力以及插电混合动力等几大类。传统车辆在起步时，扭矩通过液力变矩器传递至轮端，而液力变矩器有吸能和减震的效果，这样驾驶员对于车辆起步的可控性较好，车辆起步响应平顺且具可预测，但现有新能源汽车没有将汽车硬件系统与软件系统很好的结合起来，使得当前新能源汽车的智能化不够强。随着新能源汽车智能化发展，驾驶员对新能源车智能化提出了更高的要求。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种新能源汽车定速巡航及主动限速智能驾驶控制方法，使用该智能驾驶控制方法后，实现巡航和主动限速功能，能够准确区分驾驶员操作意图，实现实际车速精确且快速的平稳过渡至目标车速，提高智能辅助驾驶舒适度。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
提供一种新能源汽车定速巡航及主动限速智能驾驶控制方法，所述智能驾驶控制方法包括动力解析系统、定速巡航控制步骤和主动限速控制步骤；
当汽车处于定速巡航驾驶状态时，所述定速巡航控制步骤包括：
S1、驾驶员巡航拨杆设定目标车速，目标车速记为V1，实际车速记为V2，驾驶员操作油门,产生控制扭矩，控制扭矩记为N1；
S2、接收到巡航拨杆的目标车速V1后，通过PI闭环调节器，根据目标车速V1与实际车速V2的差值，动力解析系统解析出需要的目标加速度，目标加速度记为a1，实际加速度记为a2；
S3、根据目标加速度a1，动力解析系统解析出需要的目标扭矩，目标扭矩记为N2；
S4、将控制扭矩N1与目标扭矩N2进行取大处理，输出较大值扭矩，即为定速巡航驾驶状态下的输出扭矩，记为N3；
当汽车处于主动限速驾驶状态时，所述主动限速控制步骤包括：
S5、车载摄像头识别道路限速标志上的车速作为目标车速，目标车速记为V3,实际车速记为V4,驾驶员操作油门，产生控制扭矩，控制扭矩记为N4；
S6、接收到道路限速标志上的目标车速V3后，通过PI闭环调节器，根据目标车速V3与实际车速V4的差值，动力解析系统解析出需要的目标加速度，目标加速度记为a3，实际加速度记为a4；
S7、根据目标加速度a3，动力解析系统解析出需要的目标扭矩，目标扭矩记为N5；
S8、将控制扭矩N4与目标扭矩N5进行取小处理，输出较小值扭矩，即为主动限速驾驶状态下的输出扭矩，记为N6。
本发明为了解决其技术问题，所采用的进一步技术方案是：
进一步地说，当汽车处于定速巡航驾驶状态或主动限速驾驶状态时，通过实车标定确定驾驶员操作点加速的最长时间，并将点加速标定为下降沿触发，用以区分驾驶员加速状态，确定驾驶员操作意图。
进一步地说，所述加速状态为长加速、长减速、点加速或点减速中的一种。
进一步地说，在S2和S6中，PI闭环调节器调节目标加速度,PI闭环调节器的参数根据实车工况标定，将目标加速度滤波处理平滑过渡，通过动力解析系统解析得到目标扭矩并经过滤波处理输出至汽车轮端。
进一步地说，将所述目标加速度作为加速度控制目标，所述加速度控制目标包括Accel加速过程、Decel减速过程和Hold调整过程；当实际车速远小于目标车速时，即为Accel加速过程；当实际车速远大于目标车速时，即为Decel减速过程；当实际车速略小于或略大于目标车速时，即为Hold调整过程。
进一步地说，在Accel加速过程中，目标加速度标定为较大值，用以电机拖动扭矩加速，但要根据实车动力性匹配至适宜该车和驾驶员可接受的加速度；在Decel减速过程中，目标减速度标定为较大值，用以电机拖滞扭矩减速，但减速度根据实车动力性匹配至适宜该车和驾驶员可接受的减速度，从安全角度，最大减速度不能超过正常驾驶时滑行的最大减速度；在Hold调整过程中，目标加速度或目标减速度标定为逐渐平稳降低的较小值，用以电机稳定拖动扭矩调整。
进一步地说，在Decel减速过程中，最大减速度小于或等于该汽车正常驾驶时滑行的最大减速度。
进一步地说，在S2和S6中，将车辆实车阻力和加速阻力之和作为前馈力FF，将实际加速度和目标加速度通过PI闭环调节，目标加速度经过滤波处理，通过动力解析系统将滤波后的目标加速度折算成对应的目标扭矩值；
采用下述公式M计算前馈力，
FF＝A*V^2+B*V+C+M*a 公式M
式中：
A*V^2+B*V+C代表车辆行驶阻力，V为车速，A、B、C分别为车辆阻力特性曲线的二次项系数、一次项系数及常数项系数；
M*a代表车辆的加速阻力，M为车辆质量，a为目标加速度。
进一步地说，目标扭矩值除以当前扭矩最大能力值即得到一虚拟油门踏板值，虚拟油门踏板值参与扭矩解析及扭矩滤波。
本发明的有益效果是：
本发明具有巡航和主动限速功能，能够准确区分驾驶员操作意图，通过开环加闭环控制实现目标加速度，加速度目标经过滤波处理后折算成扭矩值，得到目标扭矩后，除以当前扭矩最大能力即得到一个虚拟油门踏板值，该虚拟油门踏板值参与正常的扭矩解析及扭矩滤波，从而实现实际车速精确且快速的平稳过渡至目标车速，提高智能辅助驾驶舒适度。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明定速巡航控制示意图；
图2是本发明主动限速控制示意图；
图3是本发明定速巡航加速度目标设定示意图；
图4是本发明目标扭矩实现示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的具体实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功效。本发明也可以其它不同的方式予以实施，即，在不背离本发明所揭示的范畴下，能予不同的修饰与改变。
实施例
一种新能源汽车定速巡航及主动限速智能驾驶控制方法，如图1-图4所示，所述智能驾驶控制方法包括动力解析系统、定速巡航控制步骤和主动限速控制步骤；
当汽车处于定速巡航驾驶状态时，所述定速巡航控制步骤包括：
S1、驾驶员巡航拨杆设定目标车速，目标车速记为V1，实际车速记为V2，驾驶员操作油门,产生控制扭矩，控制扭矩记为N1；
目标车速来源于驾驶员操作巡航拨杆，为了确定驾驶员操作意图，区分驾驶员长加速(长减速)与点加速(点减速)，可通过实车标定确定驾驶员操作点加速的最长时间，并将点加速标定为下降沿触发，从而准确区分驾驶员操作意图；
S2、接收到巡航拨杆的目标车速V1后，通过PI闭环调节器，根据目标车速V1与实际车速V2的差值，动力解析系统解析出需要的目标加速度，目标加速度记为a1，实际加速度记为a2；
S3、根据目标加速度a1，动力解析系统解析出需要的目标扭矩，目标扭矩记为N2；
S4、将控制扭矩N1与目标扭矩N2进行取大处理，输出较大值扭矩，即为定速巡航驾驶状态下的输出扭矩，记为N3；
当汽车处于主动限速驾驶状态时，所述主动限速控制步骤包括：
S5、车载摄像头识别道路限速标志上的车速作为目标车速，目标车速记为V3,实际车速记为V4,驾驶员操作油门，产生控制扭矩，控制扭矩记为N4；
S6、接收到道路限速标志上的目标车速V3后，通过PI闭环调节器，根据目标车速V3与实际车速V4的差值，动力解析系统解析出需要的目标加速度，目标加速度记为a3，实际加速度记为a4；
S7、根据目标加速度a3，动力解析系统解析出需要的目标扭矩，目标扭矩记为N5；
S8、将控制扭矩N4与目标扭矩N5进行取小处理，输出较小值扭矩，即为主动限速驾驶状态下的输出扭矩，记为N6。
当汽车处于定速巡航驾驶状态或主动限速驾驶状态时，通过实车标定确定驾驶员操作点加速的最长时间，并将点加速标定为下降沿触发，用以区分驾驶员加速状态，确定驾驶员操作意图。
所述加速状态为长加速、长减速、点加速或点减速中的一种。
在S2和S6中，PI闭环调节器调节目标加速度,PI闭环调节器的参数根据实车工况标定，将目标加速度滤波处理平滑过渡，通过动力解析系统解析得到目标扭矩并经过滤波处理输出至汽车轮端。
将所述目标加速度作为加速度控制目标，所述加速度控制目标包括Accel加速过程、Decel减速过程和Hold调整过程；当实际车速远小于目标车速时，即为Accel加速过程；当实际车速远大于目标车速时，即为Decel减速过程；当实际车速略小于或略大于目标车速时，即为Hold调整过程。
在Accel加速过程中，目标加速度标定为较大值，用以电机拖动扭矩加速，但要根据实车动力性匹配至适宜该车和驾驶员可接受的加速度；在Decel减速过程中，目标减速度标定为较大值，用以电机拖滞扭矩减速，但减速度根据实车动力性匹配至适宜该车和驾驶员可接受的减速度，从安全角度，最大减速度不能超过正常驾驶时滑行的最大减速度；在Hold调整过程中，目标加速度或目标减速度标定为逐渐平稳降低的较小值，用以电机稳定拖动扭矩调整。
在Decel减速过程中，最大减速度小于或等于该汽车正常驾驶时滑行的最大减速度。
在S2和S6中，将车辆实车阻力和加速阻力之和作为前馈力FF，将实际加速度和目标加速度通过PI闭环调节，目标加速度经过滤波处理，通过动力解析系统将滤波后的目标加速度折算成对应的目标扭矩值；
采用下述公式M计算前馈力，
FF＝A*V^2+B*V+C+M*a 公式M
式中：
A*V^2+B*V+C代表车辆行驶阻力，V为车速，A、B、C分别为车辆阻力特性曲线的二次项系数、一次项系数及常数项系数；
M*a代表车辆的加速阻力，M为车辆质量，a为目标加速度。
目标扭矩值除以当前扭矩最大能力值即得到一虚拟油门踏板值，虚拟油门踏板值参与扭矩解析及扭矩滤波。
为了实现长加(长减)时快速响应，点加(点减)时平稳过渡，在加速度目标变化大时，可快速滤波至目标加速度，例如在巡航中全油门加速后按Set操作，加速度需从Decel的较大减速度快速过渡到Hold的加速度，避免车速降低后回弹；加速度目标变化小时，可平缓的滤波至目标加速度；主动限速时，通过实车标定，实际车速在尽量接近目标车速才开始使能，使能后减速度平稳过渡，且配合仪表显示刚好限制在目标车速以内。
本发明的工作过程和工作原理如下：
当汽车处于定速巡航驾驶状态时，所述定速巡航控制步骤包括：
第一步，驾驶员巡航拨杆设定目标车速，驾驶员操作油门,产生控制扭矩；
第二步，接收到巡航拨杆的目标车速后，通过PI闭环调节器，根据目标车速与实际车速的差值，动力解析系统解析出需要的目标加速度，目标加速；
第三步，根据目标加速度，动力解析系统解析出需要的目标扭矩；
第四步，将控制扭矩与目标扭矩进行取大处理，输出较大值扭矩，即为定速巡航驾驶状态下的输出扭矩；
当汽车处于主动限速驾驶状态时，所述主动限速控制步骤包括：
第一步，车载摄像头识别道路限速标志上的车速作为目标车速，驾驶员操作油门，产生控制扭矩；
第二步，接收到道路限速标志上的目标车速后，通过PI闭环调节器，根据目标车速与实际车速的差值，动力解析系统解析出需要的目标加速度；
第三步，根据目标加速度，动力解析系统解析出需要的目标扭矩；
第四步，将控制扭矩与目标扭矩进行取小处理，输出较小值扭矩，即为主动限速驾驶状态下的输出扭矩。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种新能源汽车定速巡航及主动限速智能驾驶控制方法，其特征在于：所述智能驾驶控制方法包括动力解析系统、定速巡航控制步骤和主动限速控制步骤；
当汽车处于定速巡航驾驶状态时，所述定速巡航控制步骤包括：
S1、驾驶员巡航拨杆设定目标车速，目标车速记为V1，实际车速记为V2，驾驶员操作油门,产生控制扭矩，控制扭矩记为N1；
S2、接收到巡航拨杆的目标车速V1后，通过PI闭环调节器，根据目标车速V1与实际车速V2的差值，动力解析系统解析出需要的目标加速度，目标加速度记为a1，实际加速度记为a2；
S3、根据目标加速度a1，动力解析系统解析出需要的目标扭矩，目标扭矩记为N2；
S4、将控制扭矩N1与目标扭矩N2进行取大处理，输出较大值扭矩，即为定速巡航驾驶状态下的输出扭矩，记为N3；
当汽车处于主动限速驾驶状态时，所述主动限速控制步骤包括：
S5、车载摄像头识别道路限速标志上的车速作为目标车速，目标车速记为V3,实际车速记为V4,驾驶员操作油门，产生控制扭矩，控制扭矩记为N4；
S6、接收到道路限速标志上的目标车速V3后，通过PI闭环调节器，根据目标车速V3与实际车速V4的差值，动力解析系统解析出需要的目标加速度，目标加速度记为a3，实际加速度记为a4；
S7、根据目标加速度a3，动力解析系统解析出需要的目标扭矩，目标扭矩记为N5；
S8、将控制扭矩N4与目标扭矩N5进行取小处理，输出较小值扭矩，即为主动限速驾驶状态下的输出扭矩，记为N6；
在S2和S6中，将车辆实车阻力和加速阻力之和作为前馈力FF，将实际加速度和目标加速度通过PI闭环调节，目标加速度经过滤波处理，通过动力解析系统将滤波后的目标加速度折算成对应的目标扭矩值；
采用下述公式M计算前馈力，
FF＝A*V^2+B*V+C+M*a 公式M
式中：
A*V^2+B*V+C代表车辆行驶阻力，V为车速，A、B、C分别为车辆阻力特性曲线的二次项系数、一次项系数及常数项系数；
M*a代表车辆的加速阻力，M为车辆质量，a为目标加速度；
目标扭矩值除以当前扭矩最大能力值即得到一虚拟油门踏板值，虚拟油门踏板值参与扭矩解析及扭矩滤波。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车定速巡航及主动限速智能驾驶控制方法，其特征在于：当汽车处于定速巡航驾驶状态或主动限速驾驶状态时，通过实车标定确定驾驶员操作点加速的最长时间，并将点加速标定为下降沿触发，用以区分驾驶员加速状态，确定驾驶员操作意图。
3.根据权利要求2所述的一种新能源汽车定速巡航及主动限速智能驾驶控制方法，其特征在于：所述加速状态为长加速、长减速、点加速或点减速中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车定速巡航及主动限速智能驾驶控制方法，其特征在于：在S2和S6中，PI闭环调节器调节目标加速度,PI闭环调节器的参数根据实车工况标定，将目标加速度滤波处理平滑过渡，通过动力解析系统解析得到目标扭矩并经过滤波处理输出至汽车轮端。
5.根据权利要求1所述的一种新能源汽车定速巡航及主动限速智能驾驶控制方法，其特征在于：将所述目标加速度作为加速度控制目标，所述加速度控制目标包括Accel加速过程、Decel减速过程和Hold调整过程；当实际车速远小于目标车速时，即为Accel加速过程；当实际车速远大于目标车速时，即为Decel减速过程；当实际车速略小于或略大于目标车速时，即为Hold调整过程。
6.根据权利要求5所述的一种新能源汽车定速巡航及主动限速智能驾驶控制方法，其特征在于：在Accel加速过程中，目标加速度标定为较大值，用以电机拖动扭矩加速；在Decel减速过程中，目标减速度标定为较大值，用以电机拖滞扭矩减速；在Hold调整过程中，目标加速度或目标减速度标定为逐渐平稳降低的较小值，用以电机稳定拖动扭矩调整。
7.根据权利要求6所述的一种新能源汽车定速巡航及主动限速智能驾驶控制方法，其特征在于：在Decel减速过程中，最大减速度小于或等于该汽车正常驾驶时滑行的最大减速度。
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