專利名稱：車輛縱向車速測算裝置、方法及使用該裝置的車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車速測量裝置，特別涉及車輛縱向車速測算裝置，及其方法和使用該裝置的車輛。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車裝備ABS、TCS、ESP和DYC等車輛電子穩(wěn)定系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的目的就是實時地將車輛的運動控制在理想的數(shù)值范圍內(nèi)。為了達到這個目的，車輛實際的行駛狀態(tài)就必須實時可知。其中，車輛的縱向車速用于計算輪胎滑移率、側(cè)向加速度和車輛質(zhì)心側(cè)偏角等車輛狀態(tài)參數(shù)的基礎(chǔ)，因此，車輛的縱向車速是最為基礎(chǔ)也是最為重要的車輛狀態(tài)參數(shù)。現(xiàn)有的車輛縱向車速的估計方法主要分為兩類1.運動學(xué)估計方法利用從動輪輪速直接乘以滾動半徑來獲取車速或者利用縱向加速度信號與速度信號之間的積分關(guān)系來獲取車速信號，但該方法在驅(qū)/制力矩較大時，車速和輪速之間偏差非常大，其次，輪速的測量噪聲會對估計的精度產(chǎn)生較大的影響，在低速、低加速度情況下縱向加速度傳感器的信噪比不高、容易出現(xiàn)偏置，或者當車輛行駛于坡道上，縱向加速度由于重力的緣故產(chǎn)生一定偏置。2.動力學(xué)估計方法以制動力或驅(qū)動力作為輸入，計算得到輪胎與地面間的縱向力；然后建立一個車輛模型，并以此作為輸入算出車輛的縱向速度，但是由于傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車的輪胎驅(qū)動力矩在經(jīng)過傳動系傳遞到車輪上之后難以實時準確獲得，因此該方法在傳統(tǒng)的內(nèi)燃機車輛上的應(yīng)用效果不明顯。而在分布式驅(qū)動電動汽車上，電機的驅(qū)動或制動力矩可以實時準確獲取，因此動力學(xué)估計方法在分布式驅(qū)動電動汽車上更容易應(yīng)用并取得良好效果。目前，在分布式驅(qū)動電動汽車上應(yīng)用動力學(xué)方法估計輪胎滑移率已取得良好效果，但應(yīng)用動力學(xué)方法估計縱向車速還沒有見到相關(guān)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種車輛縱向車速測算裝置、方法及使用該裝置的車輛，對車輛的縱向車速進行估算。為達到以上目的，本發(fā)明所采用的解決方案是一種車輛縱向車速測算裝置，包括數(shù)據(jù)采集裝置，用以采集測算所需的數(shù)據(jù)；車速測算單元，用以根據(jù)上述數(shù)據(jù)測算車輛縱向車速。該車速測算單元還包括傳感器信號處理單元，其根據(jù)預(yù)設(shè)的參數(shù)和傳感器獲得的數(shù)據(jù)，計算出各輪轉(zhuǎn)速平均值和總驅(qū)動或制動力矩；加速度修正單元，通過計算消除車輛側(cè)向運動和橫擺運動在車輛縱向上的加速度分量；速度修正單元，修正車輛縱向車速的估計結(jié)果。
該傳感器信號處理單元根據(jù)各車輪的輪速信號，通過如下公式計算各車輪輪速的平均值，wr= (wrFL+wrFE+wrEL+wrEE) /4其中，為四輪平均輪速，wrFL為左前輪輪速，wrFE為右前輪輪速，wrEL為左后輪輪速，為右后輪輪速。該傳感器信號處理單元根據(jù)各車輪所受到的電機力矩信號和各車輪制動輪缸壓力信號，通過如下公式計算四輪受到的總驅(qū)動或制動力矩，T = Tm+Th其中，T是車輛總驅(qū)動或制動力矩，Tm為四輪分布式驅(qū)動電機總電機力矩，Th為四輪液壓制動總力矩。該加速度修正單元根據(jù)縱向加速度傳感器信號、車輛橫擺角速度信號和車輛側(cè)向速度的觀測結(jié)果，通過如下公式消除車輛側(cè)向運動和橫擺運動在車輛縱向上的加速度分量vx=ax+r-vy式中，t是修正后的縱向加速度，ax是縱向加速度傳感器信號，Y是橫擺角速度傳感器信號，\是車輛側(cè)向車速。該速度修正單元利用如下公式作為動力學(xué)模型
Wr=^(T-Ff-R-Fd-R)\r
權(quán)利要求
1.一種車輛縱向車速測算裝置，其特征在于該裝置包括 數(shù)據(jù)采集裝置，用以采集測算所需的數(shù)據(jù)； 車速測算單元，用以根據(jù)上述數(shù)據(jù)測算車輛縱向車速。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車輛縱向車速測算裝置，其特征在于該車速測算單元還包括傳感器信號處理單元，其根據(jù)預(yù)設(shè)的參數(shù)和傳感器獲得的數(shù)據(jù)，計算出各輪轉(zhuǎn)速平均值和總驅(qū)動或制動力矩；加速度修正單元，通過計算消除車輛側(cè)向運動和橫擺運動在車輛縱向上的加速度分量；速度修正單元，修正車輛縱向車速的估計結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛縱向車速測算裝置，其特征在于該傳感器信號處理單元根據(jù)各車輪的輪速信號，通過如下公式計算各車輪輪速的平均值，
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛縱向車速測算裝置，其特征在于該傳感器信號處理單元根據(jù)各車輪所受到的電機力矩信號和各車輪制動輪缸壓力信號，通過如下公式計算四輪受到的總驅(qū)動或制動力矩，T = Tm+Th 其中，T是車輛總驅(qū)動或制動力矩，Tm為四輪分布式驅(qū)動電機總電機力矩，Th為四輪液壓制動總力矩。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛縱向車速測算裝置，其特征在于該加速度修正單元根據(jù)縱向加速度傳感器信號、車輛橫擺角速度信號和車輛側(cè)向速度的測算結(jié)果，通過如下公式消除車輛側(cè)向運動和橫擺運動在車輛縱向上的加速度分量，
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛縱向車速測算裝置，其特征在于該速度修正單元利用如下公式作為動力學(xué)模型
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的車輛縱向車速測算裝置，其特征在于該速度修正單元根據(jù)如下公式建立狀態(tài)空間方程，并將四輪輪速的均值、四輪總驅(qū)動或制動力矩和車輛的縱向加速度作為狀態(tài)空間方程的輸出變量，x(k) = fv[x(k-l)]+w(k-l)式中，狀態(tài)變量分別為四輪平均輪速、縱向車速、地面驅(qū)動或制動力和車輛總驅(qū)動或制動力矩，即X(k) = [wY (k)，Vx(k)，F(xiàn)d(k)，T(k)]T ；w(k-l)是各狀態(tài)變量的估計過程噪聲序列，fv[x(k-l)]是狀態(tài)變量的四維狀態(tài)向量函數(shù)，且
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的車輛縱向車速測算裝置，其特征在于該速度修正單元中，車輛四輪輪速的平均值、四輪受到的總驅(qū)動或制動力矩和車輛所受到的縱向加速度作為系統(tǒng)觀測器的校正信號，與狀態(tài)空間方程的輸出變量進行比較，輸出變量與校正信號之間的偏差量，乘以設(shè)計的反饋增益矩陣，用于修正觀測器狀態(tài)變量的估計結(jié)果。
9.一種利用權(quán)利要求I所述的車輛縱向車速測算裝置測算車輛縱向車速的方法，其特征在于包括如下步驟 根據(jù)各車輪的輪速信號，計算各車輪輪速的平均值，同時根據(jù)各車輪所受到的電機力矩信號和各車輪制動輪缸壓力信號，計算四輪受到的總驅(qū)動或制動力矩； 根據(jù)縱向加速度傳感器信號、車輛橫擺角速度信號和車輛側(cè)向速度，通過計算消除車輛側(cè)向運動和橫擺運動在車輛縱向上的加速度分量，得到修正的車輛縱向加速度； 對車輛進行動力學(xué)建模，并建立狀態(tài)空間方程，并將四輪輪速的均值、四輪總驅(qū)動或制動力矩和車輛的縱向加速度作為狀態(tài)空間方程的輸出變量； 根據(jù)處理后的輪速的平均值、總驅(qū)動或制動力矩和車輛縱向加速度，對通過狀態(tài)空間的輸出變量進行實時校正，以修正車輛縱向車速的估計結(jié)果。
10.一種分布式驅(qū)動電動車輛，包括四輪分布式驅(qū)動電機，其特征在于該車輛還包括權(quán)利要求I所述的車輛縱向車速測算裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開一種車輛縱向車速測算裝置，包括數(shù)據(jù)采集裝置，用以采集測算所需的數(shù)據(jù)；車速測算單元，用以根據(jù)上述數(shù)據(jù)測算車輛縱向車速。本發(fā)明還公開一種利用上述車輛縱向車速測算裝置的測算車輛縱向車速的方法，以及一種包括上述的車輛縱向車速測算裝置的分布式驅(qū)動電動車輛。本發(fā)明充分使用分布式驅(qū)動電機電機力矩和輪速信號，同時利用各車輪制動輪缸壓力信號、橫擺角速度信號和縱向加速度信號，實時共同修正縱向車速的估計結(jié)果，在包括光滑路面上緊急驅(qū)動或緊急機制動等工況下，能顯著提高分布式驅(qū)動電動汽車的縱向車速估計精度。
文檔編號B60W40/10GK102975720SQ20111025894
公開日2013年3月20日 申請日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者陳慧, 高博麟 申請人:同濟大學(xué)