CN113580932A - 一种电动汽车基于路面识别的最高车速控制方法 - Google Patents

一种电动汽车基于路面识别的最高车速控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车基于路面识别的最高车速控制方法。属于电动汽车行车控制技术领域。方法包括以下步骤：步骤1车速与轮速计算：对接收CAN网络的ABS车速信号和轮速信号，分别进行滤波，滤波后的车速为v1,滤波后的驱动轮轮速为v2，滤波后的从动轮轮速为v3；步骤2滑移率计算；步骤3路面附着系数计算；步骤4最高车速限制扭矩计算：根据滑移率和路面附着系数峰值识别对应的路面，选取矩阵中预设的最高目标车速为当前车辆允许的实时最高车速；步骤5最高车速控制。本发明可以识别不同的行驶路面，根据不同的行驶路面实时修正车辆的最高车速，使汽车在不同路面上能以安全行驶的最高车速范围内进行行驶，提升电动汽车的行驶安全性。

Description

一种电动汽车基于路面识别的最高车速控制方法
技术领域
本发明涉及一种最高车速方法，特别是涉及一种电动汽车基于路面识别的最高车速控制方法。属于电动汽车行车控制技术领域。
背景技术
现有电动汽车最高车速限制控制一般为软件内置最高车速、特定故障最高车速限制和远程最高车速限制，最后将三者取小为当前最高车速限制的限速控制策略，难以适应一些不同附着系数路面对应安全行驶的最高车速，例如雨水路面，泥沙路面，冰雪路面等，常常导致一些事故的发生，造成人员伤亡和经济财产的损失。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电动汽车基于路面识别的最高车速控制方法，识别不同的行驶路面，根据不同的行驶路面实时修正车辆的最高车速，使汽车在不同路面上能以安全行驶的最高车速范围内进行行驶，提升电动汽车的行驶安全性。
本发明一种电动汽车基于路面识别的最高车速控制方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1车速与轮速计算：；
步骤2滑移率计算；
步骤3路面附着系数计算：根据车辆当前驱动扭矩，由公式二
Figure BDA0003186805000000011
得出路面附着系数，其中，Fx为垂向力，Fz为纵向力；
步骤4最高车速限制扭矩计算：根据滑移率和路面附着系数峰值识别对应的路面，选取矩阵中预设的最高目标车速为当前车辆允许的实时最高车速；
步骤5最高车速控制。
进一步的，所述方法步骤1中对接收CAN网络的ABS车速信号和轮速信号，分别进行一阶RC滤波，滤波系数为0.95。
进一步的，所述方法步骤2中当驱动轮轮速与从动轮轮速在速差小于2时使能计算滑移率，根据公式一
Figure BDA0003186805000000012
计算出当前车辆的滑移率。
进一步的，所述方法步骤3中根据车辆当前驱动扭矩，由公式二
Figure BDA0003186805000000021
得出路面附着系数，其中，Fx为垂向力，Fz为纵向力。
进一步的，所述方法步骤3中依据公式三
Figure BDA0003186805000000022
计算纵向力，垂向力由公式四
Figure BDA0003186805000000023
计算，其中，m为整车质量，g为重力加速度，T为当前驱动扭矩，La为车辆质心距离前轴距离，Lb为车辆质心距离后轴距离，Iw为驱动轮转动惯量，a为驱动轮角加速度。
进一步的，所述方法步骤4中对实时最高车速做滤波处理防止因路面突变引起最高车速频繁突变。
进一步的，所述方法步骤5具体包括：
步骤51实际加速度计算：对车速进行一阶RC滤波处理，并对滤波后的车速采用最小二乘法计算实际加速度；
步骤52目标加速扭矩的计算：根据当前车速和目标最高车速的差值查一维Map表获取目标加速度，将目标加速度乘以车辆质量乘以车轮半径得出目标加速扭矩；
步骤53拖滞力扭矩计算：通过对实际加速度乘以车辆质量乘以车轮半径得出实际加速扭矩，将上周期的请求扭矩减去实际加速扭矩得出拖滞力扭矩，并对拖滞力扭矩进行一阶滤波处理；
步骤54轮边请求扭矩计算：对目标加速扭矩和拖滞力扭矩进行叠加得出最高车速限制扭矩，将最高车速限制扭矩与驾驶员踏板解析扭矩取小得出轮边请求扭矩。
本发明一种电动汽车基于路面识别的最高车速控制方法，相比于现有技术的方案，具有以下优点：
1.实时路面识别可提醒驾驶员当前车辆行驶的路面状况，预防驾驶员的不当操作。
2.实时在线调整车辆最高车速限制值，可提高车辆行驶安全性，减少人员伤亡和财产损失。
3.可适应不同的整车最高车速限制值及变化的最高车速限制值，实时车速基本无超调量，且无较大扭矩滞后调节。
附图说明
图1为本发明电动汽车基于路面识别的最高车速控制方法的流程图。
图2为实施例中本发明方法的最高车速控制图。
图3为实施例中PI控制的最高车速控制图。
具体实施方式
如图1所示，本发明电动汽车基于路面识别的最高车速控制方法，方法包括以下步骤：
1.车速与轮速计算：对接收CAN网络的ABS车速信号和轮速信号分别进行一阶RC滤波，其目的是使信号更加平缓，滤波系数为0.95(可标定值)，滤波后的车速为v1,滤波后的驱动轮轮速为v2，滤波后的从动轮轮速为v3。
2.滑移率计算：当驱动轮轮速与从动轮轮速在速差小于2时使能计算滑移率，根据公式
Figure BDA0003186805000000031
计算出当前车辆的滑移率，滑移率在0-20％内较为适宜。
3.路面附着系数计算：根据车辆当前驱动扭矩，依据公式
Figure BDA0003186805000000032
计算纵向力，垂向力由公式
Figure BDA0003186805000000033
计算，再由公式
Figure BDA0003186805000000034
得出路面附着系数，路面峰值附着系数如下：
Figure BDA0003186805000000035
其中，1为干沥青或混凝土路面，2为沥青湿路面，3为混凝土湿路面，4为硕石路面，5为干土路面，6为湿土路面，7为雪路面，8为冰路面；
对计算出的实时路面峰值附着系数不在范围的值进行取小运算，使其靠近较小值，并以较小值作为当前路面的峰值附着系数。
3.最高车速限制值计算：
根据滑移率识别的路面查表获取当前车辆允许的最高车速作为实时最高车速，并对实时最高车速做滤波处理防止最高车速频繁突变。滑移率与最高目标车速对应关系如下面矩阵所示。
Figure BDA0003186805000000041
其中，第1列代表滑移率s在0-20％之间，第2列代表滑移率s在20-30％之间，第3列代表滑移率s在30-100％之间；第1行代表路面峰值附着系数为0.1，第2行代表路面峰值附着系数为0.2，第3行代表路面峰值附着系数为0.55，第4行代表路面峰值附着系数为0.6，第5行代表路面峰值附着系数为0.68，第6行代表路面峰值附着系数为0.68-0.7，第7行代表路面峰值附着系数为0.8，第9行代表路面峰值附着系数为0.8-0.9；根据路面峰值附着系数值与当前滑移率选取矩阵中的值作为最高目标车速。
5.最高车速控制：
5.1实际加速度计算：对当前车速进行RC一阶滤波处理，使其滤波后的车速更加平顺，滤波系数为0.96(可标定值)，并对滤波后的20(根据需要选择)个周期内车速采用最小二乘法计算实际加速度。
5.2目标加速扭矩的计算：根据当前车速与目标最高车速的差值查一维Map表获取目标加速度(可实车标定值)，将目标加速度乘以车辆质量乘以车轮半径得出目标加速扭矩。
5.3拖滞力扭矩计算：通过对计算出的实际加速度乘以车辆质量乘以车轮半径得出实际加速扭矩，将上周期的请求扭矩减去实际加速扭矩得出拖滞力扭矩，并对拖滞力扭矩进行RC一阶滤波处理，滤波参数为0.95(可标定值)。
5.4轮边请求扭矩计算：对目标加速扭矩和拖滞力扭矩进行叠加得出最高车速限制扭矩，将最高车速限制扭矩与驾驶员踏板解析扭矩取小得出轮边请求扭矩。
图2、图3是本发明的方法与PI控制的对比示意图，从图中可以验证本发明的技术效果是优于现有技术的。其中图2是本专利的基于路面识别的最高车速控制，在全加速踏板开度100％条件下，当识别到不同路面时，最高车速限制依次为5km/h，35km/h，55km/h和80km/h，图2中可以看出整车扭矩输出较为平稳，车速基本无超调，且加速度变化较为平稳，无加速度过零变化；在相同工况下，PI最高车速控制如图3所示，整车扭矩变化范围较大，存在扭矩正反过零，PI最高车速控制的车速在中低车速时超调量较大，整车加速度存在明显的过零，影响驾驶感受。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种电动汽车基于路面识别的最高车速控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤1车速与轮速计算：对接收CAN网络的ABS车速信号和轮速信号，分别进行滤波，滤波后的车速为v1,滤波后的驱动轮轮速为v2，滤波后的从动轮轮速为v3；
步骤2滑移率计算；
步骤3路面附着系数计算；
步骤4最高车速限制扭矩计算：根据滑移率和路面附着系数峰值识别对应的路面，选取矩阵中预设的最高目标车速为当前车辆允许的实时最高车速；
步骤5最高车速控制。
2.根据权利要求1所述的电动汽车基于路面识别的最高车速控制方法，其特征在于：所述方法步骤1中对接收CAN网络的ABS车速信号和轮速信号，分别进行一阶RC滤波，滤波系数为0.95。
3.根据权利要求1所述的电动汽车基于路面识别的最高车速控制方法，其特征在于：所述方法步骤2中当驱动轮轮速与从动轮轮速在速差小于2时使能计算滑移率，根据公式一
Figure FDA0003186804990000011
4.根据权利要求1所述的电动汽车基于路面识别的最高车速控制方法，其特征在于：所述方法步骤3中根据车辆当前驱动扭矩，由公式二
Figure FDA0003186804990000012
得出路面附着系数，其中，Fx为垂向力，Fz为纵向力。
5.根据权利要求4所述的电动汽车基于路面识别的最高车速控制方法，其特征在于：所述方法步骤3中依据公式三
Figure FDA0003186804990000013
计算纵向力，垂向力由公式四
Figure FDA0003186804990000014
计算。
6.根据权利要求1所述的电动汽车基于路面识别的最高车速控制方法，其特征在于：所述方法步骤4中对实时最高车速做滤波处理防止因路面突变引起最高车速频繁突变。
7.根据权利要求1所述的电动汽车基于路面识别的最高车速控制方法，其特征在于：所述方法步骤5具体包括：
步骤51实际加速度计算：对车速进行一阶RC滤波处理，并对滤波后的车速采用最小二乘法计算实际加速度；
步骤52目标加速扭矩的计算：根据当前车速和目标最高车速的差值查一维Map表获取目标加速度，将目标加速度乘以车辆质量乘以车轮半径得出目标加速扭矩；
步骤53拖滞力扭矩计算：通过对实际加速度乘以车辆质量乘以车轮半径得出实际加速扭矩，将上周期的请求扭矩减去实际加速扭矩得出拖滞力扭矩，并对拖滞力扭矩进行一阶滤波处理；
步骤54轮边请求扭矩计算：对目标加速扭矩和拖滞力扭矩进行叠加得出最高车速限制扭矩，将最高车速限制扭矩与驾驶员踏板解析扭矩取小得出轮边请求扭矩。
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