一种车辆及其车速估计方法、装置

文档序号:1825382 发布日期:2021-11-12 浏览:19次 >En<

阅读说明:本技术 一种车辆及其车速估计方法、装置 (Vehicle and vehicle speed estimation method and device thereof ) 是由 周泽慧 王国强 刘元治 吴爱彬 孙起春 崔金龙 赵洋 于 2021-08-30 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种车辆及其车速估计方法、装置,车辆包括多个车轮,车辆的车速估计方法包括多个车速估计周期,每个车速估计周期包括:实时获取车辆中各个车轮的轮速、上一车速估计周期的参考车速、以及车辆的运行状态;车辆的运行状态至少包括车辆的行驶方向以及车辆中各器件之间的通讯状态;根据车辆中各个车轮的当前轮速以及上一车速估计周期的参考车速,确定车辆的当前参考车速;根据车辆中各器件之间的通讯状态,判断车辆是否存在通讯故障;若否,则将当前参考车速作为车辆当前估计车速的车速值;根据车辆的行驶方向确定当前估计车速的矢量参数;根据当前估计车速的车速值和当前估计车速的矢量参数,确定车辆的当前估计车速。(The invention discloses a vehicle and a vehicle speed estimation method and a vehicle speed estimation device thereof, wherein the vehicle comprises a plurality of wheels, the vehicle speed estimation method comprises a plurality of vehicle speed estimation periods, and each vehicle speed estimation period comprises: acquiring the wheel speed of each wheel in the vehicle, the reference vehicle speed of the previous vehicle speed estimation period and the running state of the vehicle in real time; the running state of the vehicle at least comprises the running direction of the vehicle and the communication state among all devices in the vehicle; determining the current reference speed of the vehicle according to the current wheel speed of each wheel in the vehicle and the reference speed of the last vehicle speed estimation period; judging whether the vehicle has communication faults or not according to the communication state among all devices in the vehicle; if not, taking the current reference speed as the speed value of the current estimated speed of the vehicle; determining a vector parameter of the current estimated vehicle speed according to the driving direction of the vehicle; and determining the current estimated vehicle speed of the vehicle according to the vehicle speed value of the current estimated vehicle speed and the vector parameter of the current estimated vehicle speed.)

一种车辆及其车速估计方法、装置

技术领域

本发明实施例涉及车速估计技术领域,尤其涉及一种车辆及其车速估计方法、装置。

背景技术

车速是一个非常重要的信号,它代表车辆的一个核心运动状态,影响着车辆扭矩请求、档位控制、稳定性控制等诸多功能,所以获取准确有效的车速信号不仅有利于提升车辆性能,而且对整车控制策略是至关重要的。

目前,现有的车速估计策略开发主要围绕复杂的动力学算法、滤波技术、导航定位系统,这些方法可以在某些特定工况下提供准确的车速估计结果,但如果把以上这些车速估计算法应用于量产车型中,由于广大用户使用工况的复杂多变,以上算法无法保证车辆在全生命周期内可以准确的估算车辆速度,必将导致在某些工况影响车辆的性能。有的方案采用先进的传感器进行车速估计,导致生产成本增加的同时,增加了车辆对传感器的依赖,一旦传感器发生故障,则整车的控制策略将陷入瘫痪。有的方案使用卡尔曼滤波器算法估算参考车速,但使用加速度传感器信号进行长时间积分会导致参考车速偏差较大,尤其是无法避免四轮滑转时坡度对加速度传感器的影响。使用定位系统进行车速估计的方案中,在定位系统信号弱的地区,此方案无法正常工作,无法保证大规模量产车辆的一致性要求。

发明内容

本发明提供一种车辆及其车速估计方法、装置,以准确地、实时地估计车辆的车速。

第一方面,本发明实施例提供了一种车辆的车速估计方法,所述车辆包括多个车轮,所述车辆的车速估计方法包括多个车速估计周期,每个所述车速估计周期包括:

实时获取车辆中各个车轮的轮速、上一车速估计周期的参考车速、以及所述车辆的运行状态;所述车辆的运行状态至少包括所述车辆的行驶方向以及所述车辆中各器件之间的通讯状态;

根据所述车辆中各个车轮的当前轮速以及所述上一车速估计周期的参考车速,确定所述车辆的当前参考车速;

根据所述车辆中各器件之间的通讯状态,判断所述车辆是否存在通讯故障;

若否,则将所述当前参考车速作为所述车辆当前估计车速的车速值;

根据所述车辆的行驶方向确定所述当前估计车速的矢量参数;

根据所述当前估计车速的车速值和所述当前估计车速的矢量参数,确定所述车辆的当前估计车速。

可选的,所述车速估计方法还包括:

若所述车辆存在通讯故障,则获取所述车辆中电机的当前转速;

在所述电机的当前转速在有效转速范围内时,获取所述电机的当前运行状态;

根据所述电机的当前运行状态,判断所述电机是否存在运行故障;

若否,则根据所述电机的当前转速,确定所述车辆当前估计车速的车速值。

可选的,所述车速估计方法,其特征在于,还包括:

若所述电机的当前转速未在有效转速范围内和/或所述电机存在运行故障,则将所述车辆当前估计车速的车速值确定为预设车速值。

可选的,根据所述车辆中各个车轮的当前轮速以及所述上一车速估计周期的参考车速,确定所述车辆的当前参考车速,包括:

根据所述车辆中各个车轮当前的轮速,确定当前最大轮速和当前最小轮速;

判断所述当前最小轮速是否大于所述上一车速估计周期的参考车速;

若是,则在所述当前最小轮速小于或等于所述上一车速估计周期的参考车速与第一车速标定量之和时,将所述当前最小轮速确定为所述车辆的当前参考车速;或者,在所述当前最小轮速大于所述上一车速估计周期的参考车速与第一车速标定量之和时,将所述上一车速估计周期的参考车速与第一车速标定量之和确定为所述车辆的当前参考车速。

可选的,根据所述车辆中各个车轮的当前轮速以及所述上一车速估计周期的参考车速,确定所述车辆的当前参考车速,还包括:

若所述当前最小轮速不小于所述上一车速估计周期的参考车速,则判断所述当前最大轮速是否小于所述上一车速估计周期的参考车速;

若是,则在所述上一车速估计周期的参考车速与第二车速标定量之和小于或等于所述当前最大轮速时,将所述当前最大轮速确定为所述车辆的当前参考车速;或者,在所述上一车速估计周期的参考车速与第二车速标定量之和大于所述当前最大轮速时,将所述上一车速估计周期的参考车速与第二车速标定量之和确定为所述车辆的当前参考车速。

可选的,根据所述车辆中各个车轮的当前轮速以及所述上一车速估计周期的参考车速,确定所述车辆的当前参考车速,还包括:

若所述当前最小轮速不小于所述上一车速估计周期的参考车速,以及所述当前最大轮速不小于所述上一车速估计周期的参考车速,则将所述上一车速估计周期的参考车速作为所述车辆的当前参考车速。

可选的,在所述当前最小轮速大于所述上一车速估计周期的参考车速与车速标定量之和时,将所述上一车速估计周期的参考车速与车速标定量之和确定为所述车辆的当前参考车速之后,还包括:

根据各个车轮当前的轮速,确定当前各个车轮当前的加速度;

根据当前各个车轮的加速度,判断车辆是否处于滑转状态;

若是,则在所述车辆的运行状态、所述当前最大轮速、所述当前最小轮速以及所述当前轮速的最小加速度满足第一预设条件时,将所述当前最小轮速确定为门限车速;

根据所述门限车速和车辆的纵向加速度,控制所述车辆中发动机的运行状态,以限制各个所述车轮的轮速。

可选的,在根据所述门限车速,控制所述车辆中发动机的运行状态,以限制各个所述车轮的轮速之前,还包括:

在所述车辆的运行状态、所述当前最大轮速、所述当前最小轮速以及所述当前轮速的最小加速度未满足第一预设条件时,基于第一计算公式,确定门限车速;所述第一计算公式为:

其中,vPos(t)为所述门限车速;amax为所述车辆的最大纵向加速度;vMin1(t-1)为所述上一车速估计周期的最小轮速;vMin1(t)为所述当前最小轮速;α(t-1)为上一车速估计周期加速度传感器测量的纵向修正加速度;T为车速估计周期。

第二方面,本发明实施例还提供了一种车辆的车速估计装置,所述车辆包括多个车轮,包括:

信息获取模块,用于实时获取车辆中各个车轮的轮速、上一车速估计周期的参考车速所述车辆的运行状态;所述车辆的运行状态至少包括所述车辆的行驶方向以及所述车辆中各器件之间的通讯状态;

车速确定模块,用于根据所述车辆中各个车轮的当前轮速以及所述上一车速估计周期的参考车速,确定所述车辆的当前参考车速;

故障判断模块,用于根据所述车辆中各器件之间的通讯状态,判断所述车辆是否存在通讯故障;

车速值确定模块,用于在所述车辆不存在通讯故障,则将所述当前参考车速作为所述车辆当前估计车速的车速值;

矢量参数确定模块,用于根据所述车辆的行驶方向确定所述当前估计车速的矢量参数;

估计车速确定模块,用于根据所述当前估计车速的车速值和所述当前估计车速的矢量参数,确定所述车辆的当前估计车速。

第三方面,本发明实施例还提供了一种车辆,其特征在于,包括:车辆控制器,所述车辆控制器用于上述的车速估计方法。

本发明实施例提供的车辆的车速估计方法,在每个车速估计周期实时获取车辆中各个车轮的轮速、上一车速估计周期的参考车速、以及车辆的运行状态,根据车辆中各个车轮的当前轮速以及上一车速估计周期的参考车速,确定车辆的当前参考车速,并在车辆不存在通讯故障时,将当前参考车速作为车辆当前估计车速的车速值,在根据车辆的行驶方向确定当前估计车速的矢量参数之后,根据当前估计车速的车速值和当前估计车速的矢量参数,确定车辆的当前估计车速,解决了现有技术中,在信号较弱时,基于定位系统的车速估计方法无法获取车辆位置,而致使无法对车辆的车速进行估计的问题,从而能够保证车速估计的实时性和准确性,以根据所估计的车速控制车辆的运行情况,进而有利于车辆控制的稳定性和安全性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种车辆的车速估计方法的流程图;

图2是本发明实施例提供的另一种车辆的车速估计方法的流程图;

图3是本发明实施例提供的一种参考车速确定方法的流程图;

图4是本发明实施例提供的又一种车辆的车速估计方法的流程图;

图5是本发明实施例提供的一种车辆的车速估计装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供一种车辆的车速估计方法,其中,车辆包括多个车轮,车辆的车速估计方法包括多个车速估计周期,该车辆的车速估计方法可为整车电子控制系统实时的提供准确可靠的估计车速,该方法可由本发明实施例提供的车辆的车速估计装置执行,该车辆的车速估计装置由软件和/或硬件实现,该车辆的车速估计装置可集成于车辆控制器中。

图1是本发明实施例提供的一种车辆的车速估计方法的流程图,如图1所示,该车辆的车速估计方法的每个车速估计周期包括:

S100、实时获取车辆中各个车轮的轮速、上一车速估计周期的参考车速、以及车辆的运行状态;其中,车辆的运行状态至少包括车辆的行驶方向以及车辆中各器件之间的通讯状态。

具体的,车辆的各个车轮均一一对应地设置有轮速传感器,在车辆行驶过程中,通过轮速传感器实时获取车辆中各个车轮的轮速;在每个车速估计周期T,还可以通过函数调用的方式获取上一车速估计周期确定的参考车速vRef(T-1);另外,为了保证获取的轮速有效,还应实时获取车辆的运行状态,其中车辆的运行状态可以至少包括车辆的行驶方向以及车辆中各器件之间的通讯状态。

示例性的,可综合各车轮的转动方向确定车辆的行驶方向,同样可通过轮速传感器获取车轮的转动方向,轮速传感器可通过不同的数值表示不同的方向,例如,若通过轮速传感器获取的转动方向信号为0,则表示车轮的转动方向为“停止”,若通过轮速传感器获取的转动方向信号为1,则表示车轮的转动方向为“向前”,若通过轮速传感器获取的转动方向信号为2,则表示车轮的转动方向为“向后”。示例性的,可定义当各车轮的转动方向信号均为“向前”时,确定此时车辆处于前进状态;定义当各车轮的转动方向信号均为“向后”时,确定此时车辆处于后退状态;定义当各车轮的转动方向信号均为“停止”时,确定此时车辆处于停止状态;而当各车轮的转动方向信号存在不一致的情况时,确定此时车辆的行驶状态为“未知”,或者当轮速传感器故障或通讯中断时无法获取车轮的转动方向信号时,确定此时车辆的行驶状态为“未知”。当根据车轮的转动方向信号确定车辆的行驶状态为“未知”时,可通过车辆的驱动电机的转动方向判断整车的行驶方向,例如,电机向前转动时,确定车辆处于前进状态;电机向后转动时,确定车辆处于后退状态;电机停止转动时,确定车辆处于停止状态。

相应的,车辆中各器件之间的通讯状态,可以包括轮速传感器与车辆控制器之间的通讯状态,以及车辆中可以包括刹车防抱死系统ABS(Anti-lock Braking System)、牵引动力控制系统TCS(Traction Control System)和电子稳定系统ESP(ElectronicStability Program),在车辆的行驶过程中可实时检测各系统之间的通讯状态。

S200、根据车辆中各个车轮的当前轮速以及上一车速估计周期的参考车速,确定车辆的当前参考车速。

具体的,可以根据车辆中各个车轮的当前轮速以及上一车速估计周期的参考车速vRef(t-1),确定车辆的行驶状态,行驶状态例如可以包括加速状态、减速状态或匀速状态,可以根据车辆的行驶状态和各个车轮的当前轮速确定车辆的当前参考车速vRef(t)。

S300、根据车辆中各器件之间的通讯状态,判断车辆是否存在通讯故障;若否,则执行S400。

S400、将当前参考车速作为车辆当前估计车速的车速值。

具体的,若车辆无通讯故障,例如轮速传感器与车辆控制器之间无通讯故障,则说明当前获取的各个车轮的轮速有效,即可以将当前根据车辆的行驶状态和各个车轮的当前轮速确定参考车速vRef(t)作为车辆当前估计车速的车速值v(t),即v(t)=vRef(t)。

S500、根据车辆的行驶方向确定当前估计车速的矢量参数。

具体的,若确定车辆当前处于前进状态,则可以确定矢量参数c为1;若确定车辆当前处于前后退状态,则可以确定矢量参数c为-1;若确定车辆当前处于停止状态,则可确定矢量参数c为0。

S600、根据当前估计车速的车速值和当前估计车速的矢量参数,确定车辆的当前估计车速。

具体的,可将当前估计车速的车速值v(t)和当前估计车速的矢量参数c的乘积确定为当前估计车速V(t),即V(t)=c*v(t)。

本发明实施例,通过在每个车速估计周期实时获取车辆中各个车轮的轮速、上一车速估计周期的参考车速、以及车辆的运行状态,根据车辆中各个车轮的当前轮速以及上一车速估计周期的参考车速,确定车辆的当前参考车速,并在车辆不存在通讯故障时,将当前参考车速作为车辆当前估计车速的车速值,在根据车辆的行驶方向确定当前估计车速的矢量参数之后,根据当前估计车速的车速值和当前估计车速的矢量参数,确定车辆的当前估计车速,解决了现有技术中,在信号较弱时,基于定位系统的车速估计方法无法获取车辆位置,而致使无法对车辆的车速进行估计的问题,从而能够保证车速估计的实时性和准确性,以根据所估计的车速控制车辆的运行情况,进而有利于车辆控制的稳定性和安全性。

可选的,图2是本发明实施例提供的另一种车辆的车速估计方法的流程图,如图2所示,该车辆的车速估计方法的每个车速估计周期包括:

S711、实时获取车辆中各个车轮的轮速、上一车速估计周期的参考车速、以及车辆的运行状态;车辆的运行状态至少包括车辆的行驶方向以及车辆中各器件之间的通讯状态。

S712、根据车辆中各个车轮的当前轮速以及上一车速估计周期的参考车速,确定车辆的当前参考车速。

S713、根据车辆中各器件之间的通讯状态,判断车辆是否存在通讯故障;若是,则执行S715;若否,则执行S714。

S714、将当前参考车速作为车辆当前估计车速的车速值。

S715、获取车辆中电机的当前转速。

S716、判断电机的当前转速是否在有效转速范围内;若是,则执行S717;若否,则执行S720。

S717、获取电机的当前运行状态。

S718、根据电机的当前运行状态,判断电机是否存在运行故障;若是,则执行S720;若否,则执行S719。

S719、根据电机的当前转速,确定车辆当前估计车速的车速值。

S720、将车辆当前估计车速的车速值确定为预设车速值。

具体的,在根据车辆中各个车轮的当前轮速以及上一车速估计周期的参考车速vRef(t-1),确定车辆的当前参考车速vRef(t)之后,若判断车辆存在通讯故障,例如轮速传感器故障时,通过轮速传感器获取的轮速可能不准确,因此该参考车速不能作为当前估计车速的车速值,此时可获取电机的转速,并判断是否能够根据电机的转速确定当前估计车速的车速值;此时应先确定电机的当前转速是否在有效转速范围内,若电机的当前转速在有效转速范围内,则继续根据电机的当前运行状态,判断电机是否存在运行故障,若电机不存在运行故障,则根据电机的当前转速,确定车辆当前估计车速的车速值。其中,可根据电机的转速与车轮的转速的速比计算各车轮的轮速,若车辆只包括一个电机,则根据该电机的转速与车轮的转速的速比计算的各车轮的轮速相同,即可将该轮速作为车辆当前估计车速的车速值;若车辆包括多个电机,则将根据各电机的转速计算的各车轮的轮速中最大的轮速作为当前估计车速的车速值,可以保证在车辆出现通讯故障的情况下,对车辆进行更为可靠的稳定性控制。而当电机与车辆控制器之间出现通讯故障或其他原因使得电机的当前转速不在有效转速范围内,或者根据电机的当前运行状态判断电机存在运行故障时,则将车辆当前估计车速的车速值确定为预设车速值,示例性的,预设车速值可以为0。

S721、根据车辆的行驶方向确定当前估计车速的矢量参数。

S722、根据当前估计车速的车速值和当前估计车速的矢量参数,确定车辆的当前估计车速。

本发明实施例,通过在检测到车辆出现通讯故障时,根据电机的有效转速确定当前估计车速的车速值,而在电机转速无效和/或电机存在故障时,将车辆当前估计车速的车速值确定为预设车速值,从而能够保证车速估计的实时性和准确性,以根据所估计的车速控制车辆的运行情况,进而有利于车辆控制的稳定性和安全性。

可选的,图3是本发明实施例提供的一种参考车速确定方法的流程图,如图3所示,该参考车速确定方法包括:

S311、根据车辆中各个车轮当前的轮速,确定当前最大轮速和当前最小轮速。

具体的,以车辆包括四个车轮为例,在每个车速估计周期将获取的各个轮速进行排序,排序结果包括最大轮速vMax1、第二大轮速vMax2、最小轮速vMin1和第二小轮速vMin2。由于轮速传感器故障可能会出现失效轮速,例如若设置有效轮速的范围是0-300km/h,则轮速传感器故障时将会向车辆控制器传输不在该有效范围内的轮速值,车辆控制器可根据轮速值是否在有效范围内判断获取的轮速是否有效。当无失效轮速时,由于车轮轮速的差别或轮速传感器等器件的差别,获取的四个车轮的轮速可能是四个不同的轮速值,因此若通过各车轮的轮速传感器获取各车轮的轮速为v1、v2、v3和v4,并且对四个轮速的排序结果为v1≥v2≥v3≥v4,则确定最大轮速vMax1=v1,第二大轮速vMax2=v2,最小轮速vMin1=v4,第二小轮速vMin2=v3;当有一个失效轮速时,此时可通过各车轮的轮速传感器获取三个有效轮速v1、v2和v3,若对三个轮速的排序结果为v1≥v2≥v3,则确定最大轮速vMax1=v1,第二大轮速vMax2=v2,最小轮速vMin1=v3,将失效轮速与第二大轮速vMax2相同,取值v2,并赋值给第二小轮速vMin2,即第二小轮速vMin2=v2,避免影响最大轮速和最小轮速的取值;当有两个失效轮速时,此时可通过各车轮的轮速传感器获取两个有效轮速v1和v2,若对两个轮速的排序结果为v1≥v2,则确定最大轮速vMax1=v1,最小轮速vMin1=v2,可以使两个失效轮速分别与最大轮速和最小轮速相同,并分别赋值给第二大轮速vMax2和第二小轮速vMin2,即第二大轮速vMax2=v1,第二小轮速vMin2=v2,避免影响最大轮速和最小轮速的取值;当有三个或四个失效轮速时,则确定最大轮速vMax1=0,第二大轮速vMax2=0,最小轮速vMin1=0,第二小轮速vMin2=0。通过以上轮速排序,可以将失效的轮速信号排除,保证得到的最大轮速vMax1、第二大轮速vMax2、最小轮速vMin1以及第二小轮速vMin2均是有效的轮速信号,且保证失效轮速不会影响有效轮速的排序。

S312、判断当前最小轮速是否大于上一车速估计周期的参考车速;若是,则执行S313;若否,则执行S316。

S313、判断当前最小轮速是否小于或等于上一车速估计周期的参考车速与第一车速标定量之和;若是,则执行S314;若否,则执行S315。

S314、将当前最小轮速确定为车辆的当前参考车速。

S315、将上一车速估计周期的参考车速与第一车速标定量之和确定为车辆的当前参考车速。

具体的,将当前获取的最小轮速vMin1(t)与上一车速估计周期的参考车速vRef(t-1)进行比较,若当前获取的最小轮速vMin1(t)大于上一车速估计周期的参考车速vRef(t-1),即vMin1(t)>vRef(t-1),则确定车辆处于加速阶段。可以假设车辆在加速阶段每个周期的速度变化量为第一车速标定量dv1,例如第一车速标定量dv1的取值范围可以为0.1~0.15m/s,将当前最小轮速vMin1(t)与上一车速估计周期的参考车速vRef(t-1)与第一车速标定量dv1之和进行比较,并取两者之间的较小值确定为车辆的当前参考车速vRef(t),即判断关系式vMin1(t)≤vRef(t-1)+dv1是否成立,若关系式成立,则将当前的最小轮速vMin1(t)确定为当前参考车速vRef(t),即vRef(t)=vMin1(t);若关系式不成立,则将上一车速估计周期的参考车速vRef(t-1)与第一车速标定量dv1之和确定为当前参考车速vRef(t),即vRef(t)=vRef(t-1)+dv1。

S316、判断当前最大轮速是否小于上一车速估计周期的参考车速;若是,则执行S317;若否,则执行S320。

S317、判断上一车速估计周期的参考车速与第二车速标定量之和是否小于或等于当前最大轮速;若是,则执行S318;若否;则执行S319。

S318、将当前最大轮速确定为车辆的当前参考车速。

S319、将上一车速估计周期的参考车速与第二车速标定量之和确定为车辆的当前参考车速。

具体的,若当前获取的最小轮速vMin1(t)不大于上一车速估计周期的参考车速vRef(t-1),则继续判断当前最大轮速vMax1(t)是否小于上一车速估计周期的参考车速vRef(t-1),若确定当前最大轮速vMax1(t)小于上一车速估计周期的参考车速vRef(t-1),即vMax1(t)<vRef(t-1),则确定车辆处于减速阶段。可以假设车辆在加速阶段每个周期的速度变化量为第二车速标定量dv2,例如第二车速标定量dv2的取值范围可以与第一车速标定量相同,为0.1~0.15m/s,将当前最大轮速vMax1(t)与上一车速估计周期的参考车速vRef(t-1)与第二车速标定量dv2之和进行比较,并取两者之间的较大值确定为车辆的当前参考车速vRef(t),即判断关系式vMax1(t)<vRef(t-1)+dv2是否成立,若关系式成立,则将上一车速估计周期的参考车速vRef(t-1)与第二车速标定量dv2之和确定为当前参考车速vRef(t),即vRef(t)=vRef(t-1)+dv2;若关系式不成立,则将当前的最大轮速vMax1(t)确定为当前参考车速vRef(t),即vRef(t)=vMax1(t)。

S320、将上一车速估计周期的参考车速作为车辆的当前参考车速。

具体的,若判断当前获取的最小轮速vMin1(t)不大于上一车速估计周期的参考车速vRef(t-1),且当前最大轮速vMax1(t)不小于上一车速估计周期的参考车速vRef(t-1),则可认为当前车辆处于匀速阶段,则可以将将上一车速估计周期的参考车速vRef(t-1)作为车辆的当前参考车速vRef(t),即vRef(t)=vRef(t-1),即参考车速保持不变。

本发明实施例,通过对获取的各个车轮的轮速进行排序,并在排序过程中排除失效的轮速信号,保证轮速的排序结果均为有效轮速,在进行轮速排序之后通过将当前获取的最大轮速和/或最小轮速与上一车速估计周期的参考车速进行比较,确定车辆的行驶状态,并在车辆处于加速阶段时,选取最小轮速、上一车速估计周期的参考车与第一车速标定量之和中较小的作为当前加速状态的参考车速;若车辆处于减速阶段,则选取最大轮速、上一车速估计周期的参考车与第一车速标定量之和中较大的作为当前加速状态的参考车速;或者车辆处于匀速阶段时,使参考车速保持不变,仍为上一车速估计周期的参考车速,如此可以保证选取的参考车速更接近真实车速,更有利于实现对车辆精准的稳定性控制。

可选的,图4是本发明实施例提供的又一种车辆的车速估计方法的流程图,如图4所示,该车速估计方法包括:

S811、实时获取车辆中各个车轮的轮速、上一车速估计周期的参考车速、以及车辆的运行状态;车辆的运行状态至少包括车辆的行驶方向以及车辆中各器件之间的通讯状态。

S812、根据车辆中各个车轮当前的轮速,确定当前最大轮速和当前最小轮速。

S813、判断当前最小轮速是否大于上一车速估计周期的参考车速;若是,则执行S814;若否,则执行S822。

S814、判断当前最小轮速是否小于或等于上一车速估计周期的参考车速与车速标定量之和;若是,则执行S815;若否,则执行S816。

S815、将当前最小轮速确定为车辆的当前参考车速。

S816、将上一车速估计周期的参考车速与车速标定量之和确定为车辆的当前参考车速。

S817、根据各个车轮当前的轮速,确定当前各个车轮的加速度。

S818、根据当前各个车轮的加速度,判断车辆是否处于滑转状态;若是,则执行S819;若否,则执行S820。

具体的,在车辆处于加速阶段且当前最小轮速是否大于上一车速估计周期的参考车速与车速标定量之和时,由于轮速过大可能出现滑转现象,因此可通过判断各车轮的加速度是否大于预设值来确定车轮是否滑转,若某个车轮的加速度大于预设值,则确定该车轮发生滑转,预设值可以为8m/s2,以车辆包括四个车轮为例,当确定至少有三个车轮发生滑转时,则确定车辆处于滑转状态,以提前识别出车辆的滑转现象。

S819、判断车辆的运行状态、当前最大轮速、当前最小轮速以及当前轮速的最小加速度是否满足第一预设条件;若是,则执行S820;若否,则执行S821。

S820、将当前最小轮速确定为门限车速。

具体的,确定车辆处于加速阶段且未发生滑转时,可以用最小轮速作为门限车速以限制各个车轮的轮速,并通过车辆的纵向加速度限制门限车速在下一周期的上升梯度,从而控制各个车轮的轮速上升速度,避免轮速上升速度过快发生滑转。而确定车辆处于滑转状态时,则需判断车辆的运行状态、当前最大轮速、当前最小轮速以及当前轮速的最小加速度是否满足第一预设条件,第一预设条件包括以下3个要素:1)通过加速度传感器获取的车辆纵向加速度ay大于5m/s2或横向加速度ax大于5m/s2,或者加速踏板未被踩下、最大轮加速度小于2m/s2且最小轮加速度大于-4m/s2;2)由当前的参考车速vRef(t)微分获得的估算纵向加速度大于-1m/s2,且该估算纵向加速度与通过加速度传感器获取的车辆纵向加速度ay(t)的差值的绝对值小于3m/s2;3)直线行驶时,最大轮速vMax1(t)与最小轮速vMin1(t)的差值不超过0.5m/s,转向行驶时,最大轮速vMax1(t)与最小轮速vMin1(t)的差值不超过1m/s。可以理解的是,上述数值可根据具体情况自行设置,本发明实施例仅以此进行举例说明。当同时满足第一预设条件中的全部要素时,可以认为此时车辆虽然发生滑转,但还处于可控范围内,可以用最小轮速作为门限车速以限制各个车轮的轮速,并通过车辆的纵向加速度ay(t)限制门限车速在下一周期的上升梯度,从而控制各个车轮的轮速上升速度。因为车辆发生滑转时轮速较大而车辆纵向加速度ay(t)较小,因此此时应采用较小的车辆纵向加速度ay(t)控制各个轮速的变化速度,为了使车辆更快的脱离滑转状态,采用最小轮速vMin1(t)作为门限车速vPos(t)以对各个车轮的轮速进行限制,若假设一个车速估计周期的时间为T,则可以将下一车速估计周期的各个轮速限制在vMin1(t)+ay(t)*T之内,如此可控制各个车轮的轮速上升速度。

S821、基于第一计算公式确定门限车速。

其中,第一计算公式为:

其中,vPos(t)为门限车速,单位km/h;amax是车辆的最大纵向加速度,单位m/s2;vMin1(t-1)为上一车速估计周期的最小轮速,单位km/h;vMin1(t)为当前的最小轮速,单位km/h;α(t-1)为上一车速估计周期加速度传感器测量的纵向修正加速度,单位m/s2;T为车速估计周期,单位s。纵向修正加速度α(t-1)的获取方式如下:首先计算2s内各个车轮的平均纵向加速度此平均加速度与加速度传感器测量车辆纵向加速度ay(t-1)的差△a(t-1)即为坡度对加速度传感器的影响,但是当车轮发生滑转时,此方法计算的路面坡度是不准确的,所以限制在如下条件均满足时,坡度计算△a是准确的:制动踏板未被踩下、ABS未介入、最大轮速和最小轮速差小于等于0.7m/s、无车轮滑转,以上条件同时满足在时,允许利用计算坡度修正加速度传感器测量的纵向加速度信号,即α(t-1)=ay(t-1)-△a(t-1)。

S822、根据门限车速和车辆的纵向加速度,控制车辆中发动机的运行状态,以限制各个车轮的轮速。

具体的,若确定车辆的运行状态、当前最大轮速、当前最小轮速以及当前轮速的最小加速度不满足第一预设条件,则认为此时车辆发生滑转且滑转程度较大,采用最小轮速作为用限制各个车轮的轮速的门限车速不可靠,因此基于第一计算公式确定门限车速,并根据该门限车速vPos(t)和车辆的纵向加速度ay(t),控制各个车轮的轮速。同样的,若假设一个车速估计周期的时间为T,则可以将下一车速估计周期的各个轮速限制在vPos(t)+ay(t)*T之内,如此可控制各个车轮的轮速上升速度。

S823、判断当前最大轮速是否小于上一车速估计周期的参考车速;若是,则执行S824;若否,则执行S827。

S824、判断上一车速估计周期的参考车速与第二车速标定量之和是否小于或等于当前最大轮速;若是,则执行S826;若否,则执行S825。

S825、将当前最大轮速确定为车辆的当前参考车速。

S826、将上一车速估计周期的参考车速与第二车速标定量之和确定为车辆的当前参考车速。

具体的,由于前最大轮速小于上一车速估计周期的参考车速,因此可以确定车辆在减速阶段,若在减速阶段过程中确定最大轮速小于上一车速估计周期的参考车速与第二车速标定量之和,则还应判断此时是否发生车轮抱死,即车辆行驶过程中车轮不转,此时ABS介入,并确定最大轮速vMax1(t)作为门限车速vPos(t)以控制各个车轮的轮速增大,并且为了使轮速在合理范围内增大,还需通过车辆的纵向加速度ay(t)限制门限车速在下一周期的上升梯度,从而控制各个车轮的轮速上升速度。而若在减速阶段过程中确定最大轮速大于上一车速估计周期的参考车速与第二车速标定量之和,则确定最大轮速vMax1(t)作为门限车速vPos(t)以控制各个车轮的轮速增大后,通过车辆的最大纵向加速度amax限制门限车速vPos(t)在下一周期的上升梯度,从而控制各个车轮的轮速上升速度。

S827、将上一车速估计周期的参考车速作为车辆的当前参考车速。

S828、根据车辆中各器件之间的通讯状态,判断车辆是否存在通讯故障;若是,则执行S830;若否,则执行S829。

S829、将当前参考车速作为车辆当前估计车速的车速值。

S830、获取车辆中电机的当前转速。

S831、判断电机的当前转速是否在有效转速范围内;若是,则执行S832;若否,则执行S834。

S832、获取电机的当前运行状态。

S833、根据电机的当前运行状态,判断电机是否存在运行故障;若是,则执行S835;若否,则执行S834。

S834、根据电机的当前转速,确定车辆当前估计车速的车速值。

S835、将车辆当前估计车速的车速值确定为预设车速值。

S836、根据车辆的行驶方向确定当前估计车速的矢量参数。

S837、根据当前估计车速的车速值和当前估计车速的矢量参数,确定车辆的当前估计车速。

本发明实施例提供的车速估计方法,在每个车速周期根据车辆的行驶状态确定门限车速,并根据车辆的行驶状态使用不同的参数作为门限车速配合不同的加速度控制各个车轮的轮速,以使得车轮的轮速在正常范围内变化,实现对车辆的稳定性控制。

基于同样的发明构思,本发明实施例还提供了一种车辆的车速估计装置,该车辆的车速估计装置能够为整车电子控制系统实时的提供准确可靠的估计车速,该车辆的车速估计装置可用于执行本发明实施例提供的车辆的车速估计方法,该车辆的车速估计装置可由软件和/或硬件实现,该车辆的车速估计装置可集成于车辆控制器中。

可选的,图5是本发明实施例提供的一种车辆的车速估计装置的结构示意图,其中,车辆包括多个车轮,如图5所示,该车速估计装置包括:信息获取模块100,用于实时获取车辆中各个车轮的轮速、上一车速估计周期的参考车速车辆的运行状态;车辆的运行状态至少包括车辆的行驶方向以及车辆中各器件之间的通讯状态;参考车速确定模块200,用于根据车辆中各个车轮的当前轮速以及上一车速估计周期的参考车速,确定车辆的当前参考车速;故障判断模块300,用于根据车辆中各器件之间的通讯状态,判断车辆是否存在通讯故障;第一车速值确定模块400,用于在车辆不存在通讯故障时,将当前参考车速作为车辆当前估计车速的车速值;矢量参数确定模块500,用于根据车辆的行驶方向确定当前估计车速的矢量参数;估计车速确定模块600,用于根据当前估计车速的车速值和当前估计车速的矢量参数,确定车辆的当前估计车速。

本发明实施例提供的车速估计装置,克服了基于定位系统的车速估计方法在信号较弱时无法获取估计车速的问题,能够保证在复杂多变的工况下均能获取准确的估计车速,以实现在各种工况下对车辆的稳定性控制。

可选的,车辆的车速估计装置还包括电机转速获取模块,用于在车辆存在通讯故障时,获取车辆中电机的当前转速;电机运行状态获取模块,用于在电机的当前转速在有效转速范围内时,获取电机的当前运行状态;电机故障判断模块,用于根据电机的当前运行状态,判断电机是否存在运行故障;第二车速值确定模块,用于在电机不存在运行故障时,根据电机的当前转速,确定车辆当前估计车速的车速值。

可选的,车辆的车速估计装置还包括第三车速值确定模块,用于在电机的当前转速未在有效转速范围内和/或电机存在运行故障时,则将车辆当前估计车速的车速值确定为预设车速值。

可选的,参考车速确定模块包括轮速排序单元,用于根据车辆中各个车轮当前的轮速,确定当前最大轮速和当前最小轮速;第一判断单元,用于判断当前最小轮速是否大于上一车速估计周期的参考车速;第一参考车速确定单元,用于在当前最小轮速大于上一车速估计周期的参考车速时,在当前最小轮速大于或等于上一车速估计周期的参考车速与车速标定量之和时,将当前最小轮速确定为车辆的当前参考车速;或者,在当前最小轮速小于上一车速估计周期的参考车速与车速标定量之和时,将上一车速估计周期的参考车速与车速标定量之和确定为车辆的当前参考车速。

可选的,参考车速确定模块还包括第二判断单元,用于在当前最小轮速不小于上一车速估计周期的参考车速时,判断当前最大轮速是否小于上一车速估计周期的参考车速;第二参考车速确定单元,用于在上一车速估计周期的参考车速与车速标定量之和小于或等于当前最大轮速时,将当前最大轮速确定为车辆的当前参考车速;或者,在上一车速估计周期的参考车速与车速标定量之和大于当前最大轮速时,将上一车速估计周期的参考车速与车速标定量之和确定为车辆的当前参考车速。

可选的,参考车速确定模块还包括第三参考车速确定单元,用于在当前最小轮速不小于上一车速估计周期的参考车速,以及当前最大轮速不小于上一车速估计周期的参考车速,则将上一车速估计周期的参考车速作为车辆的当前参考车速。

可选的,车辆的车速估计装置还包括车轮加速度确定模块,用于在第一参考车速确定单元在当前最小轮速大于上一车速估计周期的参考车速与车速标定量之和时,将上一车速估计周期的参考车速与车速标定量之和确定为车辆的当前参考车速后,根据各个车轮当前的轮速,确定当前各个车轮当前的加速度;滑转状态判断模块,用于根据当前各个车轮的加速度,判断车辆是否处于滑转状态;第一门限车速确定模块,用于确定车辆处于滑转状态时,在车辆的运行状态、当前最大轮速、当前最小轮速以及当前轮速的最小加速度满足第一预设条件时,将当前最小轮速确定为下一车速估计周期的门限车速;轮速限制模块,用于根据下一车速估计周期的门限车速和车辆的纵向加速度,控制车辆中发动机的运行状态,以限制各个车轮的轮速。

可选的,车辆的车速估计装置还包括第二门限车速确定模块,用于在车辆的运行状态、当前最大轮速、当前最小轮速以及当前轮速的最小加速度未满足第一预设条件时,基于第一计算公式,确定下一车速估计周期的门限车速;第一计算公式为:

其中,vPos(t)为门限车速;amax为车辆的最大纵向加速度;vMin1(t-1)为上一车速估计周期的最小轮速;vMin1(t)为当前的最小轮速;α(t-1)为上一车速估计周期加速度传感器测量的纵向修正加速度;T为车速估计周期。

可选的,本发明实施例还提供一种车辆,包括车辆控制器,该车辆控制器用于执行本发明任一实施例提供的车速估计方法,其中本发明任一实施例提供的车速估计装置可集成于该车辆控制器中。

注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

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