全驅車輛參考車速實時檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種全驅車輛參考車速實時檢測方法。
【背景技術】
[0002] 車輛參考車速是重要的車輛狀態(tài)參數(shù)，是驅動防滑系統(tǒng)、制動防抱死系統(tǒng)和電子 穩(wěn)定性系統(tǒng)實現(xiàn)的基礎，但在實車狀態(tài)下對車輛參考車速很難測量或者測量成本較高。如 何根據(jù)ABS系統(tǒng)裝配的四個輪速信號來間接計算獲得車輛參考車速，這是各家汽車公司目 前研宄的重點。
[0003] 傳統(tǒng)兩驅車輛中，在車輪沒有滑轉的情況下，驅動過程中可以把兩個從動輪輪速 的平均值作為車輛參考車速。對于全驅車輛，在驅動過程中需要根據(jù)每個車輪的輪速估計 車輛參考車速，不能簡單將從動輪輪速作為車輛參考車速，這就增加了車速估計算法的難 度和復雜程度。對于全驅車輛，如何在驅動和制動全工況下進行實時可靠的車輛參考車速 估計，為車輛電控系統(tǒng)提拱準確的車輛狀態(tài)信息，具有重要意義。
[0004] 目前常用的參考車速估計方法是積分法和最大輪速斜率法。
[0005] 積分法：根據(jù)縱向加速度信號直接積分，由于加速度信號中存在著不可避免的干 擾和噪聲，積分會產(chǎn)生累積誤差，很容易造成結果發(fā)散，嚴重偏離實際值；
[0006] 最大輪速斜率法：取四個車輪輪速的最小值（驅動時）或最大值（制動時），用來 計算車輛參考車速變化的斜率，根據(jù)這一斜率計算車輛參考車速。在TCS(牽引力控制系 統(tǒng)）或ABS(防抱死系統(tǒng)）啟動時，輪速波動很大，此時用輪速最大值計算車輛參考車速的 變化斜率誤差很大。
[0007] 一些學者還研宄了基于先進控制理論的車輛參考車速算法，如利用擴展卡爾曼濾 波、非線性狀態(tài)觀測器、滑模觀測器、神經(jīng)網(wǎng)絡方法等，這些方法都需要計算復雜的輪胎模 型和車輛模型，計算量大，實時性差，在實際控制系統(tǒng)應用中受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種實時性好、精度高的全驅車輛參考車速實時 檢測方法。
[0009] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明的全驅車輛參考車速實時檢測方法包括下述步 驟：
[0010] 1)采集各輪速傳感器的輪速信號，進行輪速識別，并分別對四個車輪的輪速信息 進行濾波，得到四個車輪的輪速信息，并計算得到四個車輪的輪加速度值。
[0011] 2)根據(jù)四個車輪的加速度平均值和縱向加速度信息判斷是否是制動工況，如果是 則進入制動工況估計過程，否則進入驅動工況估計過程；
[0012] 3)采用動態(tài)斜率更新法估計制動工況和驅動工況下各個車輪的參考車速，具體如 下：
[0013] I、預先設置一個初始輪加速度設定值％，一個車輪分離預測加速度門限值，一 個車輪分離確認加速度門限值a2;其中a C1取值范圍為5-6m/s 2, ai取值范圍為8-lOm/s 2, a2 取值范圍為20-30m/s2;如果車輪的加速度達到門限值a對，就預測在未來一段時間內(nèi)輪速 和真實車速可能分離，然后取該時刻作為車輪參考車速估算起始點，記錄下該時刻的輪速 ω#和時間h，此時的單輪參考車速仍等于輪速；
[0014] 開始對時間長度tf計時，在t f小于時間長度門限t limit時，若車輪加速度達到車輪 分離確認加速度門限值a2,則確認輪速和真實車速實際上已經(jīng)分離，以該時刻&作為輪速 與真實車速的實際發(fā)生的分離點；調(diào)用之前記錄的輪速ω#和時間 t(l，以初始輪加速度設 定值％作為初始斜率，重新計算當前分離點的實際車速ω ir作為車輪參考車速，并將此時 的輪速和時間設為初始值；其中tlimit取值范圍為0. 5s_0. 8s ;
[0015] 當tf達到時間長度門限t limit，而輪速與車速仍未分離時，即車輪加速度未達到車 輪分離確認加速度門限值a2，認為之前判定輪速與真實車速分離的預測未實現(xiàn)，清空已記 錄的輪速ω #和時間t(l，并記錄當前的時間和輪速并將其設為初始值；
[0016] II、一旦出現(xiàn)士= 〇時的輪速極小值或極大值，則用最近的分離點坐標（時間tp 輪速ωιΓ)和極值點（時間t2，輪速ω2ι·)重新計算新的斜率a 3，并以該極值點為起點利用 新的斜率a3估計后面的車輪參考車速，直到再次出現(xiàn)輪速極值（時間13，輪速ω 3r)，此時用 最近的前兩個極值點更新斜率為a4，用此最新斜率來計算后續(xù)的車輪參考車速；其中驅動 工況時采用輪速極小值與分離點計算斜率，制動工況時用輪速極大值與分離點計算斜率；
[0017] III、同時用輪加速度和車輪滑移率判斷路面是否跳變，如果輪加速度達到設定的 門限值A，則認為由低附著路面跳變到高附著路面；如果車輪滑移率達到設定的門限值，則 認為由高附著路面跳變到低附著路面；其中車輪滑移率用輪速和車輪參考車速計算；判斷 出路面發(fā)生跳變后則重新給一個初始斜率％，再循環(huán)進行步驟I、步驟II和步驟III ;
[0018] 4)車輛參考車速的計算：
[0019] 估計出每個車輪的參考車速后，制動時取其中最大值、驅動時取其中最小值、轉彎 工況取各車輪參考車速的平均值作為車輛的參考車速。
[0020] 本發(fā)明采用動態(tài)斜率更新法估計車速，取每個輪速的極值點位置（驅動時為極小 值，制動時為極大值）計算斜率，每次判斷出極值點就將起點和斜率更新。由于極值點處 的輪速與車速較接近，計算出的斜率也比較均勻，與車速變化速率相近，所以這種方法具有 較高的精度，并具有良好的適應性。在驅動和制動過程中，對每個車輪都利用動態(tài)斜率更新 法計算車輪的參考車速，制動時取其最大值，驅動時取其最小值作為車輛的參考車速，可以 實現(xiàn)全驅車輛的在各種工況下的車速估計。本發(fā)明具有通用性，采用動態(tài)斜率更新法估計 全驅車輛的參考車速，實時性強、計算精度高，能夠為車輛電控系統(tǒng)提供準確的車輛狀態(tài)信 息，具有重要意義。
【附圖說明】
[0021] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0022] 圖1是本發(fā)明的全驅車輛參考車速實時檢測方法流程圖。
[0023] 圖2是制動工況動態(tài)斜率更新法原理示意圖。
【具體實施方式】
[0024] 本發(fā)明主要解決了全驅車輛的汽車參考車速實時估計和檢測問題，設計了全驅車 輛參考車速估計算法和估計流程。
[0025] 為了解決全驅車輛驅動及制動過程中無從動輪，不能直接根據(jù)從動輪轉速從而得 到汽車參考車速的問題，本發(fā)明采用了驅動及制動相結合狀態(tài)下的動態(tài)斜率更新法估計汽 車參考車速，如圖1所示，具體步驟如下：
[0026] 1)采集輪速信號，進行輪速識別，得到四個車輪的輪速信息：
[0027] 通過整車自帶的各輪輪速傳感器測量各車輪轉速，產(chǎn)生一系列與車輪轉速成正比 的高頻正弦波信號。然后經(jīng)過一定的限幅、濾波和整形處理后得到純凈的輪速方波信號，通 過識別各輪輪速方波信號的脈沖頻率和脈沖個數(shù)，即得到了各輪的真實輪速值。初始時，根 據(jù)輪速計算四個輪的加速度；采用動態(tài)更新法得到各車輪參考車速后，通過最小二乘法原 理，由當前時刻的車輪參考車速前連續(xù)8點線性擬合出車輪加速度數(shù)值。并將此數(shù)值做為 汽車防抱制動裝置控制的主要門限值（即在動態(tài)更新法估計車輪參考車速時采用該擬合 出的車輪加速度數(shù)值與車輪分離預測加速度門限值^和車輪分離確認加速度門限值a 2進 行比較，預測和確認輪速是否與真實車速分離）。這是因為輪胎縱向附著極限對應的縱向滑 移率受到許多因素的影響，不是一個確定值，而是在一個較寬的范圍（8%~30%)內(nèi)變化， 僅用滑移率作為ABS的控制參數(shù)難以適用于各種道路條件。
[0028] 2)制動工況判斷：
[0029] 采用輪加速度和縱向加速度信息判斷是否是自動工況；初始時，根據(jù)四個輪的加 速度平均值判斷，當加速度平均值越來越小時則判斷是制動工況，進入制動工況車輛參考