CN109835188A - 一种车辆速度限制控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆速度限制控制方法，属于车辆控制技术领域，由当前车速大小将车速限制控制模式分为3种模式，即自由、跟随开启与跟随结束模式，计算对应模式下的跟随点车速，跟随开启模式时的跟随点车速由滤波得到；当处于跟随开启或跟随结束模式时，将跟随点车速与实际车速之差作为PI控制器的输入得到PI控制值，并与驾驶员需求扭矩相加，从而得到限制扭矩；若由驾驶员需求扭矩大于限制扭矩，则会限制扭矩输出，修正驾驶员需求扭矩。本发明提供的车辆速度限制方法通过计算跟随点车速，可有效避免仅由实际车速与设定的限制车速计算限制扭矩时系统产生的震荡与超调现象，可有效提高驾驶感受与乘坐舒适性，且易于实施推广。

Description

一种车辆速度限制控制方法

技术领域

本发明属于车辆控制技术领域，特别涉及一种车辆速度限制控制方法。

背景技术

驾驶员在长时间驾驶过程中容易产生精神疲劳，而精神分散和疲劳驾驶往往使驾驶员在不知不觉中油门踩入过深而导致车辆超速，对驾驶员而言，车辆超速不仅带来超速罚单的麻烦，同时也存在安全隐患。目前，根据国家法律法规对车辆限定速度的标准，在不同的环境下，对车辆有不同的限速要求。

然而，现有的车速限制方式多为限制油门踏板开度的机械方式，因此，驾驶员踩下油门踏板时会产生机械阻碍感，而机械阻碍感易使驾驶员产生机械故障的错觉，进而导致限速功能的使用率较低，适用性差，无法真正解决驾驶的安全性问题。

在专利《车速限制执行装置和方法》(授权公告号为CN103568840B)中，公布了一种车速限制执行装置，通过限制油门踏板的踩下深度以达到限速的目的，当车辆超速时将油门拉线的有效长度相对变长，以降低发动机功率，当车速低于规定限速时，其长度又被逐渐缩短到初始长度，但会引起驾驶员的油门感受发生明显变化。

在专利《车速限制系统及方法》(申请公布号为CN106585378A)中，公开了一种车速限制系统及方法，可解决限速过程的机械阻碍感并实现智能化限速，将当前实际车速与目标限制车速作差，若差值为负数，则响应油门踏板的开度，若差值为正数，则向发动机发送喷油量闭环控制信号，但此种仅以单一限制车速为目标的限速控制方式会导致系统出现震荡与超调，影响驾驶感受与动力性。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供一种车辆速度限制控制方法，当车速较高时，可以通过限制动力源扭矩输出的形式，防止车速增加超过限定的车速值，将车速控制在允许范围内，同时计算车辆跟随点车速对目标限制车速进行预处理，避免目标限制车速设定后，由于设定值与当前车速值相差过大导致车速调节系统出现震荡及超调现象，保证工况稳定过渡。

本发明的技术方案是：

1、一种车辆速度限制控制方法，包括以下步骤：

第一步，计算车辆跟随点车速，

1.1：根据当前车速的大小将车速限制控制模式分为3种模式，即自由模式、跟随开启模式与跟随结束模式：

①由于每次车辆重启后都由较低车速开始增长，因此车辆初始化模式为自由模式，或者判断得到开始进入自由模式，则对应的车辆跟随点车速为设定的车速限制值(标定值)，当车辆跟随点车速减去实际车速小于等于进入跟随开启模式的阈值(标定值)时，则进入跟随开启模式，否则仍为自由模式；

②若由第①步中判断得到进入跟随开启模式，则跟随点车速由当前实际车速滤波得到，并以开始进入跟随开启模式时的车速作为初始值，跟随点车速计算公式如下：

v_track＝v_init+filt(v_act-v_init)

式中，v_track为跟随点车速，v_init为进入跟随开启模式时的车速初始值，v_act为当前实际车速，filt(v_act-v_init)为对当前实际车速与进入跟随开启模式时的车速初始值之差滤波后得到的数值，采用一阶滤波器，滤波计算公式如下：

y_k+1＝α·y_k+(1-α)·x_k

式中，y_k+1表示k+1时刻的输出值，y_k为k时刻的输出值，初始值为0，α由采样时间t₁与滤波时间t计算得到，计算公式如下：

x_k为k+1时刻的输入量，由当前实际车速v_act减去进入跟随开启模式时的车速v_init初始值得到，计算公式如下：

x_k＝v_act-v_init

当设定的车速限制值(标定值)减去跟随点车速小于等于进入跟随结束模式的阈值(标定值)时，则进入跟随结束模式，否则仍为跟随开启模式；

③若由第②步中判断得到进入跟随结束模式，则跟随点车速为设定的车速限制值(标定值)，当车辆跟随点车速减去当前实际车速大于进入自由模式的阈值(标定值)时，则进入自由模式；

第二步，根据第一步判断得到的当前所处车速限制模式，计算对应的限制扭矩：

①若第一步中判断当前所处模式为自由模式，则限制扭矩为对驾驶员加速踏板解析得到的驾驶员需求扭矩；

②若第一步中判断当前所处模式为跟随开启模式或跟随结束模式，则由第一步中计算得到的车辆跟随点车速与当前实际车速作差，作为PI控制器的输入，利用PI控制器得到PI控制值，并与驾驶员加速踏板解析得到的驾驶员需求扭矩相加，从而得到限制扭矩，

其中，PI控制器的计算公式如下：

u(k+1)＝K_p·x(k+1)+K_I·t_ix(k+1)+u_I(k)

式中，u(k+1)为k+1时刻的PI控制器输出值，K_p为比例系数，K_I为积分系数，t_i为积分时间常数，u_I(k)为k时刻的积分输出值，初始值为0，

x(k+1)为k+1时刻的输入值，为k+1时刻车速跟随点车速v_track(k+1)与当前实际车速v_act(k+1)之差，计算公式如下：

x(k+1)＝v_track(k+1)-v_act(k+1)

对于比例系数K_p与积分系数K_I，不同档位可选取不同数值，高档时，K_p与K_I应大一些，低档时，K_p与K_I应小一些，以保证良好的车速限制效果；

第三步，如果由驾驶员加速踏板解析得到的驾驶员需求扭矩大于第二步中计算得到的限制扭矩，则会限制扭矩输出，即不响应驾驶员需求扭矩，而输出限制扭矩对当前车速进行限制，作为修正后的驾驶员需求扭矩。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

⑴将车速限制分为3种模式，计算跟随点车速，通过跟随点车速与实际车速的偏差调节限制扭矩，避免当实际车速达到设定限制车速时再开始调节，出现的系统震荡以及超调现象，可以提高驾驶感受以及乘坐的舒适性；

⑵根据车辆当前所处档位不同，对限制扭矩计算模块中的PI控制器包含的比例系数及积分系数进行调节，因高档时车速增加比低档时快，因此通过合理调节比例系数与积分系数可以有效限制车速。

附图说明

图1为本发明实施例的行星式混合动力系统结构示意图。

图2为本发明实施例的车辆速度限制控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

一种车辆速度限制方法，基于一种行星式混合动力系统，如图1所示，包括发动机、辅助电机MG1、逆变器、动力电池、主驱动电机MG2、行星排PG1和系统输出轴；

发动机输出轴的右端与行星排PG1行星架的左端连接，辅助电机MG1空套在发动机输出轴左端，辅助电机MG1的左端与行星排PG1的右端连接，主驱动电机MG2与系统输出轴的左端连接；

辅助电机MG1、主驱动电机MG2分别通过三相高压电缆与逆变器连接，逆变器通过两条高压电缆与高压储能装置连接。

本发明所述的一种车辆速度限制方法，如图2所示，其特征在于：

1、一种车辆速度限制控制方法，包括以下步骤：

第一步，计算车辆跟随点车速，

1.1：根据当前车速的大小将车速限制控制模式分为3种模式，即自由模式、跟随开启模式与跟随结束模式：

①由于每次车辆重启后都由较低车速开始增长，因此车辆初始化模式为自由模式，或者判断得到开始进入自由模式，则对应的车辆跟随点车速为设定的车速限制值120km/h(标定值)，当车辆跟随点车速减去实际车速小于等于10km/h(标定值)时，则进入跟随开启模式，否则仍为自由模式；

②若由第①步中判断得到进入跟随开启模式，则跟随点车速由当前实际车速滤波得到，并以开始进入跟随开启模式时的车速作为初始值，跟随点车速计算公式如下：

v_track＝v_init+filt(v_act-v_init)

式中，v_track为跟随点车速，v_init为进入跟随开启模式时的车速初始值，v_act为当前实际车速，filt(v_act-v_init)为对当前实际车速与进入跟随开启模式时的车速初始值之差滤波后得到的数值，采用一阶滤波器，滤波计算公式如下：

y_k+1＝α·y_k+(1-α)·x_k

式中，y_k+1表示k+1时刻的输出值，y_k为k时刻的输出值，初始值为0，α由采样时间t₁与滤波时间t计算得到，计算公式如下：

x_k为k+1时刻的输入量，由当前实际车速v_act减去进入跟随开启模式时的车速v_init初始值得到，计算公式如下：

x_k＝v_act-v_init

当设定的车速限制值(标定值)减去跟随点车速小于等于3km/h(标定值)时，则进入跟随结束模式，否则仍为跟随开启模式；

③若由第②步中判断得到进入跟随结束模式，则跟随点车速为设定的车速限制值(标定值)，当车辆跟随点车速减去当前实际车速大于20km/h(标定值)时，则进入自由模式；

第二步，根据第一步判断得到的当前所处车速限制模式，计算对应的限制扭矩：

①若第一步中判断当前所处模式为自由模式，则限制扭矩为对驾驶员加速踏板解析得到的驾驶员需求扭矩；

②若第一步中判断当前所处模式为跟随开启模式或跟随结束模式，则由第一步中计算得到的车辆跟随点车速与当前实际车速作差，作为PI控制器的输入，利用PI控制器得到PI控制值，并与驾驶员加速踏板解析得到的驾驶员需求扭矩相加，从而得到限制扭矩，

其中，PI控制器的计算公式如下：

u(k+1)＝K_p·x(k+1)+K_I·t_ix(k+1)+u_I(k)

式中，u(k+1)为k+1时刻的PI控制器输出值，K_p为比例系数，K_I为积分系数，t_i为积分时间常数，u_I(k)为k时刻的积分输出值，初始值为0，x(k+1)为k+1时刻的输入值，为k+1时刻车速跟随点车速v_track(k+1)与当前实际车速v_act(k+1)之差，计算公式如下：

x(k+1)＝v_track(k+1)-v_act(k+1)

对于比例系数K_p与积分系数K_I，不同档位可选取不同数值，高档时，K_p与K_I应大一些，低档时，K_p与K_I应小一些，以保证良好的车速限制效果；

第三步，如果由驾驶员加速踏板解析得到的驾驶员需求扭矩大于第二步中计算得到的限制扭矩，则会限制扭矩输出，即不响应驾驶员需求扭矩，而输出限制扭矩对当前车速进行限制，作为修正后的驾驶员需求扭矩。

计算得到修正后的驾驶员需求扭矩后，再将需求扭矩根据控制策略合理分配到发动机需求扭矩与主驱动电机MG2需求扭矩中。

Claims (1)

1.一种车辆速度限制控制方法，包括以下步骤：

第一步，计算车辆跟随点车速，

1.1：根据当前车速的大小将车速限制控制模式分为3种模式，即自由模式、跟随开启模式与跟随结束模式：

①由于每次车辆重启后都由较低车速开始增长，因此车辆初始化模式为自由模式，或者判断得到开始进入自由模式，则对应的车辆跟随点车速为设定的车速限制值(标定值)，当车辆跟随点车速减去实际车速小于等于进入跟随开启模式的阈值(标定值)时，则进入跟随开启模式，否则仍为自由模式；

②若由第①步中判断得到进入跟随开启模式，则跟随点车速由当前实际车速滤波得到，并以开始进入跟随开启模式时的车速作为初始值，跟随点车速计算公式如下：

v_track＝v_init+filt(v_act-v_init)

式中，v_track为跟随点车速，v_init为进入跟随开启模式时的车速初始值，v_act为当前实际车速，filt(v_act-v_init)为对当前实际车速与进入跟随开启模式时的车速初始值之差滤波后得到的数值，采用一阶滤波器，滤波计算公式如下：

y_k+1＝α·y_k+(1-α)·x_k

式中，y_k+1表示k+1时刻的输出值，y_k为k时刻的输出值，初始值为0，α由采样时间t₁与滤波时间t计算得到，计算公式如下：

x_k为k+1时刻的输入量，由当前实际车速v_act减去进入跟随开启模式时的车速v_init初始值得到，计算公式如下：

x_k＝v_act-v_init

当设定的车速限制值(标定值)减去跟随点车速小于等于进入跟随结束模式的阈值(标定值)时，则进入跟随结束模式，否则仍为跟随开启模式；

③若由第②步中判断得到进入跟随结束模式，则跟随点车速为设定的车速限制值(标定值)，当车辆跟随点车速减去当前实际车速大于进入自由模式的阈值(标定值)时，则进入自由模式；

第二步，根据第一步判断得到的当前所处车速限制模式，计算对应的限制扭矩：

①若第一步中判断当前所处模式为自由模式，则限制扭矩为对驾驶员加速踏板解析得到的驾驶员需求扭矩；

②若第一步中判断当前所处模式为跟随开启模式或跟随结束模式，则由第一步中计算得到的车辆跟随点车速与当前实际车速作差，作为PI控制器的输入，利用PI控制器得到PI控制值，并与驾驶员加速踏板解析得到的驾驶员需求扭矩相加，从而得到限制扭矩，

其中，PI控制器的计算公式如下：

u(k+1)＝K_p·x(k+1)+K_I·t_i·x(k+1)+u_I(k)

式中，u(k+1)为k+1时刻的PI控制器输出值，K_p为比例系数，K_I为积分系数，t_i为积分时间常数，u_I(k)为k时刻的积分输出值，初始值为0，x(k+1)为k+1时刻的输入值，为k+1时刻车速跟随点车速v_track(k+1)与当前实际车速v_act(k+1)之差，计算公式如下：

x(k+1)＝v_track(k+1)-v_act(k+1)

对于比例系数K_p与积分系数K_I，不同档位可选取不同数值，高档时，K_p与K_I应大一些，低档时，K_p与K_I应小一些，以保证良好的车速限制效果；

第三步，如果由驾驶员加速踏板解析得到的驾驶员需求扭矩大于第二步中计算得到的限制扭矩，则会限制扭矩输出，即不响应驾驶员需求扭矩，而输出限制扭矩对当前车速进行限制，作为修正后的驾驶员需求扭矩。