一种新能源汽车限速控制方法与流程

1.本发明涉及客车行驶控制技术领域，具体为一种新能源汽车限速控制方法。


背景技术：

2.车辆限速主要发生在车辆出现故障或驾驶员主动设置最高限速这两种情况下，当车辆最高车速被限制后，目前多数处理方法为：1.在车辆接近最高车速时，通过比例调节降低驱动力；2.在车辆接近最高车速时，通过pid算法计算出电机的目标扭矩，通过电机驱动或制动扭矩来调节车速。
3.但是上述处理方法存在以下缺点：1.通过单纯的比例调节，无法精确的控制车辆速度，无法适应不同的路况。在摩擦系数大或上坡的路面，该算法会导致车辆无法达到最高车速；在摩擦系数小或下坡路面，该算法会导致车辆超速；2.通过pid算法计算电机目标扭矩并执行来调节车速大部分工况下是可以精确控制最高车速的，但是当电机无法输出目标制动扭矩时，车辆仍有超速的风险。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种新能源汽车限速控制方法，该方法能够根据整车需求扭矩来预估车辆未来车速，并以此判定介入限速控制的时刻，运用pid算法校正整车需求扭矩，更加精确地控制车辆行驶在最高车速内，同时该方法将制动系统利用到车辆限速控制功能中。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新能源汽车限速控制方法，其方法包括如下步骤：a、预估车辆未来车速，其详细步骤如下：（a1）、先预估车辆未来加速度，由于路面信息无法准确测算，通过车辆动力学公式无法计算出加速度，利用整车需求扭矩与电机实际扭矩的差值计算出未来驱动力的增量，除以整车质量m得到加速度增量，再加上当前加速度得到预测加速度；（a2）、再根据预测加速度来预估车辆未来车速，预测车速等于当前车速加上预测加速度乘以时间；b、校正整车需求扭矩，其详细步骤如下：（b1）、先判断是否存在超速风险，如果预估车速大于车辆最高允许车速则判定为存在超速风险，反之则判定为无超速风险；（b2）、当无超速风险时，无需校正整车需求扭矩，当存在超速风险时，根据当前车速与车辆最高允许车速运用pid算法计算出扭矩校正差值，再加上电机当前输出扭矩得到校正后的整车需求扭矩；c、校正后整车需求扭矩分配，其详细步骤如下：
（c1）、如果校正后整车需求扭矩为驱动扭矩，该扭矩值完全由电机响应；（c2）、如果校正后整车需求扭矩为制动扭矩，先判断该扭矩值是否在电机制动能力范围内，若是，该扭矩值完全由电机响应，反之电机以其最大制动能力输出，剩余制动需求由制动系统补充。
6.优选的，所述步骤（a1）中，预测加速度的计算公式为：a
p
=a0 （t
r-tm）*i*r/m，其中a
p
表示预测加速度，a0表示为当前加速度，tr表示整车需求扭矩，tm表示电机实际扭矩，i表示减速器速比，r表示车轮半径，m表示车辆总质量。
7.优选的，所述步骤（a1）中，当前加速度是根据三轴加速度传感器速度计算的。
8.优选的，所述步骤（a2）中，预测车速的计算公式为：v
p
=v0 a
p
*t，其中v
p
表示预测车速，v0表示当前车速，t表示时间。
9.优选的，所述步骤（b1）中，车辆最高允许车速是根据最高设置车速以及故障状态最高车速取较小值来确定的。
10.优选的，所述步骤（b2）中，整车需求扭矩的计算方法如下所示：dv=v
0-（v
max-1），其中dv表示当前车速与v
max-1的差值；v
max
表示整车最大允许车速；d
t
=k
p
*dv（i） ki*∑dv（i） kd（dv（i）-dv（i-1）），其中d
t
表示扭矩校正差值，k
p
表示pid算法比例项系数，ki表示pid算法积分项系数，kd表示pid算法微分项系数；t
r_adj
=tm d
t，
其中t
r_adj
表示校正后整车需求扭矩。
11.优选的，所述步骤（b2）中，在整车需求扭矩的计算方法中，v
max-1处减1的目的是为了防止超调。
12.优选的，所述步骤（c2）中，当t
r_adj
≤t
rgn_max
时，t
r_mot
=t
r_adj
，t
r_brk
=0；当t
r_adj
＞t
rgn_max
时，t
r_mot
=t
rgn_max
，t
r_brk
=t
r_adj-t
rgn_max
；其中t
rgn_max
表示电机最大制动扭矩，t
r_mot
表示电机目标扭矩，t
r_brk
表示制动系统目标制动扭矩。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明提出的方法能够根据整车需求扭矩来预估车辆未来车速，并以此判定介入限速控制的时刻，运用pid算法校正整车需求扭矩，更加精确地控制车辆行驶在最高车速内，同时该方法将制动系统利用到车辆限速控制功能中，解决了目前通过单纯的比例调节，不仅无法精确的控制车辆速度，而且无法适应不同路况的问题，同时解决了通过pid算法来调节车速的过程中，一旦电机无法输出目标制动扭矩时，车辆仍有超速风险的问题。
附图说明
14.图1为本发明方法的流程示意图。
具体实施方式
15.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.一种新能源汽车限速控制方法，其方法包括如下步骤：
a、预估车辆未来车速，其详细步骤如下：（a1）、先预估车辆未来加速度，由于路面信息无法准确测算，通过车辆动力学公式无法计算出加速度，利用整车需求扭矩与电机实际扭矩的差值计算出未来驱动力的增量，除以整车质量m得到加速度增量，再加上当前加速度得到预测加速度；（a2）、再根据预测加速度来预估车辆未来车速，预测车速等于当前车速加上预测加速度乘以时间；b、校正整车需求扭矩，其详细步骤如下：（b1）、先判断是否存在超速风险，如果预估车速大于车辆最高允许车速则判定为存在超速风险，反之则判定为无超速风险；（b2）、当无超速风险时，无需校正整车需求扭矩，当存在超速风险时，根据当前车速与车辆最高允许车速运用pid算法计算出扭矩校正差值，再加上电机当前输出扭矩得到校正后的整车需求扭矩；c、校正后整车需求扭矩分配，其详细步骤如下：（c1）、如果校正后整车需求扭矩为驱动扭矩，该扭矩值完全由电机响应；（c2）、如果校正后整车需求扭矩为制动扭矩，先判断该扭矩值是否在电机制动能力范围内，若是，该扭矩值完全由电机响应，反之电机以其最大制动能力输出，剩余制动需求由制动系统补充。
17.本发明方法的外部输入条件要求：实时输入当前车辆速度、车辆总质量、电机实时参数、三轴加速度传感器数据、最高设置车速，需要的电子元器件包括：三轴加速度传感器。
18.本发明方法的目的和原理：此方案需达到2个目的：提高控制效果、通用性。
19.提高控制效果：预测未来车速，提前介入限速处理，运用pid算法校正整车需求扭矩，精确控制车速，控制制动系统应对下坡路况；通用性：此方案涉及的软件过程中的外部方法采用matlab/simulink建模的方式进行软件接口封装，遵循低耦合、高内聚、跨平台的设计原则，可嵌入不同车型的控制软件中。
20.实施例一：一种新能源汽车限速控制方法，其方法包括如下步骤：a、预估车辆未来车速，其详细步骤如下：（a1）、先预估车辆未来加速度，由于路面信息无法准确测算，通过车辆动力学公式无法计算出加速度，利用整车需求扭矩与电机实际扭矩的差值计算出未来驱动力的增量，除以整车质量m得到加速度增量，再加上当前加速度得到预测加速度，预测加速度的计算公式为：a
p
=a0 （t
r-tm）*i*r/m，其中a
p
表示预测加速度，a0表示为当前加速度，tr表示整车需求扭矩，tm表示电机实际扭矩，i表示减速器速比，r表示车轮半径，m表示车辆总质量；（a2）、再根据预测加速度来预估车辆未来车速，预测车速等于当前车速加上预测加速度乘以时间，预测车速的计算公式为：v
p
=v0 a
p
*t，其中v
p
表示预测车速，v0表示当前车速，t表示时间；b、校正整车需求扭矩，其详细步骤如下：
（b1）、先判断是否存在超速风险，如果预估车速大于车辆最高允许车速则判定为存在超速风险，反之则判定为无超速风险，其中车辆最高允许车速是根据最高设置车速以及故障状态最高车速取较小值来确定的；（b2）、当无超速风险时，无需校正整车需求扭矩，当存在超速风险时，根据当前车速与车辆最高允许车速运用pid算法计算出扭矩校正差值，再加上电机当前输出扭矩得到校正后的整车需求扭矩；c、校正后整车需求扭矩分配，其详细步骤如下：（c1）、如果校正后整车需求扭矩为驱动扭矩，该扭矩值完全由电机响应；（c2）、如果校正后整车需求扭矩为制动扭矩，先判断该扭矩值是否在电机制动能力范围内，若是，该扭矩值完全由电机响应，反之电机以其最大制动能力输出，剩余制动需求由制动系统补充。
21.实施例二：一种新能源汽车限速控制方法，其方法包括如下步骤：a、预估车辆未来车速，其详细步骤如下：（a1）、先预估车辆未来加速度，由于路面信息无法准确测算，通过车辆动力学公式无法计算出加速度，利用整车需求扭矩与电机实际扭矩的差值计算出未来驱动力的增量，除以整车质量m得到加速度增量，再加上当前加速度（根据三轴加速度传感器速度计算）得到预测加速度，预测加速度的计算公式为：a
p
=a0 （t
r-tm）*i*r/m，其中a
p
表示预测加速度，a0表示为当前加速度，tr表示整车需求扭矩，tm表示电机实际扭矩，i表示减速器速比，r表示车轮半径，m表示车辆总质量；（a2）、再根据预测加速度来预估车辆未来车速，预测车速等于当前车速加上预测加速度乘以时间，预测车速的计算公式为：v
p
=v0 a
p
*t，其中v
p
表示预测车速，v0表示当前车速，t表示时间；b、校正整车需求扭矩，其详细步骤如下：（b1）、先判断是否存在超速风险，如果预估车速大于车辆最高允许车速则判定为存在超速风险，反之则判定为无超速风险，其中车辆最高允许车速是根据最高设置车速以及故障状态最高车速取较小值来确定的；（b2）、当无超速风险时，无需校正整车需求扭矩，当存在超速风险时，根据当前车速与车辆最高允许车速运用pid算法计算出扭矩校正差值，再加上电机当前输出扭矩得到校正后的整车需求扭矩，整车需求扭矩的计算方法如下所示：dv=v
0-（v
max-1），其中dv表示当前车速与v
max-1（此处减1的目的是防止超调）的差值；v
max
表示整车最大允许车速；d
t
=k
p
*dv（i） ki*∑dv（i） kd（dv（i）-dv（i-1）），其中d
t
表示扭矩校正差值，k
p
表示pid算法比例项系数，ki表示pid算法积分项系数，kd表示pid算法微分项系数；t
r_adj
=tm d
t，
其中t
r_adj
表示校正后整车需求扭矩；c、校正后整车需求扭矩分配，其详细步骤如下：（c1）、如果校正后整车需求扭矩为驱动扭矩，该扭矩值完全由电机响应；（c2）、如果校正后整车需求扭矩为制动扭矩，先判断该扭矩值是否在电机制动能力范围内，若是，该扭矩值完全由电机响应，反之电机以其最大制动能力输出，剩余制动需
求由制动系统补充，而当t
r_adj
≤t
rgn_max
时，t
r_mot
=t
r_adj
，t
r_brk
=0；当t
r_adj
＞t
rgn_max
时，t
r_mot
=t
rgn_max
，t
r_brk
=t
r_adj-t
rgn_max
；其中t
rgn_max
表示电机最大制动扭矩，t
r_mot
表示电机目标扭矩，t
r_brk
表示制动系统目标制动扭矩。
22.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。