[發明專利]一種四輪輪轂電動汽車車速控制方法

有效

• 申請號: 201610196827.3
• 申請日: 2016-03-31
• 公開（公告）號: CN105835721B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 辛曉帥;張文建;鄒見效;彭超;張健
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: B60L15/20
• 分類號: B60L15/20;B60L15/32
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 溫利平

技術領域

本發明屬于電動汽車技術領域，更為具體地講，涉及一種四輪輪轂電動汽車車速控制方法。

背景技術

車速是車輛動力學控制和穩定性控制中的重要變量，車速的測量精度將直接影響車輛的控制效果。目前，針對于輪轂汽車的控制方法，主要包括驅動防滑控制、牽引力控制以及穩定性控制，但是，上述方法都假設車速是已知量，并沒有考慮車速測量對車輛穩定性和乘坐舒適性的影響。

為了降低成本，車速測量方法主要是基于車載普通傳感器實現。現有的測量方法主要有兩種，一是由非驅動輪輪速和車身加速度等基本測量信息的直接換算得到。但是，由非驅動輪輪速得到車速的車速估計方法只適用于傳統的兩驅汽車，針對于四輪輪轂電動汽車，該方法已經不再適用。二是利用卡爾曼濾波相關算法以及其他相關傳感器間接估算得到。此方法并沒有考慮四輪輪轂電動汽車存在多種驅動模式的情況，并且驅動模式的切換會對車速估計精度帶來一定的影響。

因此，本發明針對四輪輪轂電動汽車，利用其存在多種驅動模式的特點，提出了一種適用于多驅動模式下的車速估計改進方法，在四驅模式下采用基于加速度傳感器信息的車速估計方法，兩驅模式下采用基于輪速的車速估計方法，并對車速估計方法的切換進行平滑濾波處理。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種四輪輪轂電動汽車車速控制方法，在提高了車速控制精度同時，減小了車速估計對車輛穩定性和乘坐舒適性的影響。

為實現上述發明目的，本發明一種四輪輪轂電動汽車車速控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、對電動汽車進行車速估計

(1.1)、基于UKF的車速估計方法

利用采集的車載傳感器信號和帶有HSRI輪胎的非線性三自由度估算模型，對電動汽車的車速進行實時估計；

其中，利用非線性三自由度估算模型得到動力學方程為：

其中，V_x為車輪縱向速度，V_y為車輪側向速度，γ為橫擺角速度，a_x為縱向加速度，a_y為側向加速度，I_z為電動汽車車身繞Z軸的轉動慣量，m為電動汽車質量，δ為前輪轉向角，a為質心到前軸的距離，b質心到后軸的距離，T_z為橫擺轉矩，T_f為前輪輪距，T_r為后輪輪距，F_{x_ij}為車輪縱向力，F_{y_ij}為輪胎側向力，ij＝lf,lr,rl,rr，分別表示左前輪，右前輪，左后輪，右后輪；

根據公式(1)-(6)構建無軌卡爾曼濾波器(UKF)，其狀態方程為:

對UKF的狀態方程離散化，得到離散化后的狀態方程為：

量測方程為：

其中，Δt為采樣時間，w(t)為過程激勵噪聲，v(t)為測量觀測噪聲；狀態量控制輸入量：u(t)＝[δ,ω_ij]^T，量測比較量：

通過上述公式(1)-(8)聯合求解，得到UKF車速估計算法估計的車速V_UKF＝V_x；

(1.2)、基于輪速的車速估計方法

根據電動汽車的非驅動輪輪速，得到基于輪速的車速估計V_wheel，V_wheel＝ω_nmR；其中，ω_mn為非驅動輪轉速，R為非驅動輪半徑；

(2)、根據車輪動力學模型，計算非驅動輪的滑移率s_mn：

(3)、依據當前采用的驅動模式以及非驅動輪的滑移率s_mn，判定當前采用的估計車速方法；

預設非驅動輪滑移的絕對值閾值為A；

當電動汽車采用四驅模式行駛時，采用基于UKF的車速估計方法，得到實時車速V，V＝V_UKF；

當電動汽車采用兩驅模式行駛時，如果非驅動輪的滑移率的絕對值|s_mn|＞A，則非驅動輪處于打滑狀態，采用基于UKF的車速估計方法，得到實時車速V，V＝V_UKF；