[发明专利]一种四轮轮毂电动汽车车速控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，更为具体地讲，涉及一种四轮轮毂电动汽车车速控制方法。

背景技术

车速是车辆动力学控制和稳定性控制中的重要变量，车速的测量精度将直接影响车辆的控制效果。目前，针对于轮毂汽车的控制方法，主要包括驱动防滑控制、牵引力控制以及稳定性控制，但是，上述方法都假设车速是已知量，并没有考虑车速测量对车辆稳定性和乘坐舒适性的影响。

为了降低成本，车速测量方法主要是基于车载普通传感器实现。现有的测量方法主要有两种，一是由非驱动轮轮速和车身加速度等基本测量信息的直接换算得到。但是，由非驱动轮轮速得到车速的车速估计方法只适用于传统的两驱汽车，针对于四轮轮毂电动汽车，该方法已经不再适用。二是利用卡尔曼滤波相关算法以及其他相关传感器间接估算得到。此方法并没有考虑四轮轮毂电动汽车存在多种驱动模式的情况，并且驱动模式的切换会对车速估计精度带来一定的影响。

因此，本发明针对四轮轮毂电动汽车，利用其存在多种驱动模式的特点，提出了一种适用于多驱动模式下的车速估计改进方法，在四驱模式下采用基于加速度传感器信息的车速估计方法，两驱模式下采用基于轮速的车速估计方法，并对车速估计方法的切换进行平滑滤波处理。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种四轮轮毂电动汽车车速控制方法，在提高了车速控制精度同时，减小了车速估计对车辆稳定性和乘坐舒适性的影响。

为实现上述发明目的，本发明一种四轮轮毂电动汽车车速控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、对电动汽车进行车速估计

(1.1)、基于UKF的车速估计方法

利用采集的车载传感器信号和带有HSRI轮胎的非线性三自由度估算模型，对电动汽车的车速进行实时估计；

其中，利用非线性三自由度估算模型得到动力学方程为：

其中，V_x为车轮纵向速度，V_y为车轮侧向速度，γ为横摆角速度，a_x为纵向加速度，a_y为侧向加速度，I_z为电动汽车车身绕Z轴的转动惯量，m为电动汽车质量，δ为前轮转向角，a为质心到前轴的距离，b质心到后轴的距离，T_z为横摆转矩，T_f为前轮轮距，T_r为后轮轮距，F_{x_ij}为车轮纵向力，F_{y_ij}为轮胎侧向力，ij＝lf,lr,rl,rr，分别表示左前轮，右前轮，左后轮，右后轮；

根据公式(1)-(6)构建无轨卡尔曼滤波器(UKF)，其状态方程为:

对UKF的状态方程离散化，得到离散化后的状态方程为：

量测方程为：

其中，Δt为采样时间，w(t)为过程激励噪声，v(t)为测量观测噪声；状态量控制输入量：u(t)＝[δ,ω_ij]^T，量测比较量：

通过上述公式(1)-(8)联合求解，得到UKF车速估计算法估计的车速V_UKF＝V_x；

(1.2)、基于轮速的车速估计方法

根据电动汽车的非驱动轮轮速，得到基于轮速的车速估计V_wheel，V_wheel＝ω_nmR；其中，ω_mn为非驱动轮转速，R为非驱动轮半径；

(2)、根据车轮动力学模型，计算非驱动轮的滑移率s_mn：

(3)、依据当前采用的驱动模式以及非驱动轮的滑移率s_mn，判定当前采用的估计车速方法；

预设非驱动轮滑移的绝对值阈值为A；

当电动汽车采用四驱模式行驶时，采用基于UKF的车速估计方法，得到实时车速V，V＝V_UKF；

当电动汽车采用两驱模式行驶时，如果非驱动轮的滑移率的绝对值|s_mn|＞A，则非驱动轮处于打滑状态，采用基于UKF的车速估计方法，得到实时车速V，V＝V_UKF；