车辆纵向车速测算装置、方法及使用该装置的车辆.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102975720A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102975720A(43)申请公布日2013.03.20(21)申请号201110258947.9(22)申请日2011.09.02(71)申请人同济大学地址200092上海市杨浦区四平路1239号(72)发明人陈慧高博麟(74)专利代理机构上海智信专利代理有限公司31002代理人吴林松周醒(51)Int.Cl.B60W40/10(2012.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书88页页附图附图55页(54)发明名称车辆纵向车速测算装置、方法及使用该装置的车辆(57)摘要本发明公开一种车辆纵向车速测算装置，包括：数据采集装置，用以采集测算所需的数据；车速测算单元，用以根据上述数据测算车辆纵向车速。本发明还公开一种利用上述车辆纵向车速测算装置的测算车辆纵向车速的方法，以及一种包括上述的车辆纵向车速测算装置的分布式驱动电动车辆。本发明充分使用分布式驱动电机电机力矩和轮速信号，同时利用各车轮制动轮缸压力信号、横摆角速度信号和纵向加速度信号，实时共同修正纵向车速的估计结果，在包括光滑路面上紧急驱动或紧急机制动等工况下，能显著提高分布式驱动电动汽车的纵向车速估计精度。CN102975ACN102975720A权利要求书1/2页1.一种车辆纵向车速测算装置，其特征在于：该装置包括：数据采集装置，用以采集测算所需的数据；车速测算单元，用以根据上述数据测算车辆纵向车速。2.根据权利要求1所述的车辆纵向车速测算装置，其特征在于：该车速测算单元还包括：传感器信号处理单元，其根据预设的参数和传感器获得的数据，计算出各轮转速平均值和总驱动或制动力矩；加速度修正单元，通过计算消除车辆侧向运动和横摆运动在车辆纵向上的加速度分量；速度修正单元，修正车辆纵向车速的估计结果。3.根据权利要求2所述的车辆纵向车速测算装置，其特征在于：该传感器信号处理单元根据各车轮的轮速信号，通过如下公式计算各车轮轮速的平均值，wr＝(wrFL+wrFR+wrRL+wrRR)/4其中，wr为四轮平均轮速，wrFL为左前轮轮速，wrFR为右前轮轮速，wrRL为左后轮轮速，wrRR为右后轮轮速。4.根据权利要求2所述的车辆纵向车速测算装置，其特征在于：该传感器信号处理单元根据各车轮所受到的电机力矩信号和各车轮制动轮缸压力信号，通过如下公式计算四轮受到的总驱动或制动力矩，T＝Tm+Th其中，T是车辆总驱动或制动力矩，Tm为四轮分布式驱动电机总电机力矩，Th为四轮液压制动总力矩。5.根据权利要求2所述的车辆纵向车速测算装置，其特征在于：该加速度修正单元根据纵向加速度传感器信号、车辆横摆角速度信号和车辆侧向速度的测算结果，通过如下公式消除车辆侧向运动和横摆运动在车辆纵向上的加速度分量，式中，是修正后的纵向加速度，ax是纵向加速度传感器信号，γ是横摆角速度传感器信号，是车辆侧向车速。6.根据权利要求2所述的车辆纵向车速测算装置，其特征在于：该速度修正单元利用如下公式作为动力学模型：式中，m为车辆的质量；wr为四轮平均轮速，Ir为单个车轮绕y轴中心的转动惯量；Fd为-5地面驱动或制动力；Ff为车辆的滚动阻力，Ff＝mg·(0.0076+5.6×10·vx)，R为车轮滚动半径，Fw为空气阻力，其中，CD是空气阻力系数；Ax是车辆的有效迎风面积。7.根据权利要求6所述的车辆纵向车速测算装置，其特征在于：该速度修正单元根据如下公式建立状态空间方程，并将四轮轮速的均值、四轮总驱动或制动力矩和车辆的纵向加速度作为状态空间方程的输出变量，x(k)＝fv[x(k-1)]+w(k-1)2CN102975720A权利要求书2/2页式中，状态变量分别为：四轮平均轮速、纵向车速、地面驱动或制动力和车辆总驱动或T制动力矩，即x(k)＝[wγ(k)，vx(k)，Fd(k)，T(k)]；w(k-1)是各状态变量的估计过程噪声序列，fv[x(k-1)]是状态变量的四维状态向量函数，且其中，ΔT是系统采样时间。8.根据权利要求6所述的车辆纵向车速测算装置，其特征在于：该速度修正单元中，车辆四轮轮速的平均值、四轮受到的总驱动或制动力矩和车辆所受到的纵向加速度作为系统观测器的校正信号，与状态空间方程的输出变量进行比较，输出变量与校正信号之间的偏差量，乘以设计的反馈增益矩阵，用于修正观测器状态变量的估计结果。9.一种利用权利要求1所述的车辆纵向车速测算装置测算车辆纵向车速的方法，其特征在于：包括如下步骤：根据各车轮的轮速信号，计算各车轮轮速的平均值，同时根据各车轮所受到的电机力矩信号和各车轮制动轮缸压力信号，计算四轮受到的总驱动或制动力矩；根据纵向加速度传感器信号、车辆横摆角速度信号和车辆侧向速度，通过计算消除车辆侧