一种四轮轮毂电机电动车自适应巡航控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种四轮轮毂电机电动车自适应巡航控制系统，包括：本发明专利技术以四轮轮毂电机电动车为研究对象，进行自适应巡航控制(ACC)研究，提出了考虑理论安全距离与实际距离之差、两车相对速度的模式切换控制方法，该控制方法将ACC分为跟随前车模式、定速巡航模式和匀速行驶模式，设计了包括理论安全距离算法、驱动力矩控制算法、制动力矩控制算法的自适应巡航控制器，通过再生制动对制动能量进行回收，并基于驾驶模拟器实验台设计典型工况对控制策略进行实验验证。本发明专利技术公开了一种四轮轮毂电机电动车自适应巡航控制方法。本发明专利技术具有操作安全稳定性高、控制准确、力矩分配合理、有效实现节能控制的特点。

Adaptive cruise control system and method for four wheel hub motor electric vehicle

The invention discloses a four wheel motor electric vehicle adaptive cruise control system, including the invention to four wheel motor electric vehicle as the research object, adaptive cruise control (ACC) research, put forward the mode switching theory considering the safety distance and the actual distance between two vehicles, the relative speed control method, the control method ACC is divided into mode, follow the leading vehicle cruise control mode and speed mode, including the design theory of safety distance algorithm, adaptive cruise controller driving torque control algorithm, brake torque control algorithm, through the recovery of braking energy regenerative braking, and based on the driving simulator experiment platform design for typical conditions in order to verify the validity of control strategy. The invention discloses an adaptive cruise control method of four wheel hub motor electric vehicle. The invention has the advantages of high safety and stability of operation, accurate control, reasonable torque distribution and effective realization of energy saving control.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及安全辅助驾驶领域，具体涉及一种四轮轮毂电机电动车自适应巡航控制系统及方法。
技术介绍
自适应巡航控制系统(ACC)是在定速巡航系统基础之上发展而来的一种安全辅助驾驶系统，属于汽车主动安全控制，是先进驾驶辅助系统的组成部分，已成为国内外研究热点。在现有技术中，自适应巡航控制系统(ACC)主要有以下几种情况：(1)基于模糊控制提出了一种根据驾驶员操纵加速踏板和制动踏板操纵习惯的自适应巡航；(2)提出基于驾驶员稳态跟车特性的线性跟车算法设计了一种基于逆查询表的速度闭环控制策略，通过增量式PID控制车辆自适应巡航；(3)通过建立汽车行驶模型与制动模型，推导得到车速判据能够判断和识别汽车当前所处区域，对划分区域进行分级调控；(4)通过对比从仿真模型和实车采集的数据来检查当前自适应巡航算法的适用性；(5)采用模型预测控制(MPC)方法，为ACC应用设计了一个易于调节的混合型控制器，并进行了软件仿真和系统评价；但以上现有技术中都是基于内燃机汽车进行ACC研究，将本车与目标车辆距离预设为一个定值，较少考虑车间距离和两车相对车速的关系，这样的自适应巡航控制与驾驶员真实期望会有所不符，如当两车距离小于预设距离时，即使前车车速比本车车速快，本车仍然会制动减速以保证预设距离。四轮轮毂电机电动汽车是未来汽车重要发展方向，其四轮驱动力矩独立可控、转矩和转速易于测量，因此在主动安全控制方面相对于传统内燃机汽车具有明显优势，因此，基于四轮轮毂电机电动汽车的自适应巡航控制策略也将是未来研究的方向。
技术实现思路
本专利技术设计开发了一种四轮轮毂电机电动车自适应巡航控制系统及方法。本专利技术目的是将自适应巡航控制策略运用至四轮轮毂电机电动汽车中，使车辆能够合理控制驱动力矩、制动力矩，进而实现后车安全跟随前车，并且通过再生制动控制实现节能控制。本发明具有操作安全稳定性高、控制准确、力矩分配合理、有效实现节能控制的特点。本专利技术提供的技术方案为：一种四轮轮毂电机电动车自适应巡航控制系统，包括：巡航控制模块，其基于所述电动车及目标车辆确定的理论安全距离和实际距离之差与所述电动车及目标车辆之间的相对速度确定巡航模式；驱动力控制模块，其基于所选择的巡航模式对所述电动车进行加速至期望车速；和制动力控制模块，其基于所选择的巡航模式对所述电动车进行减速至期望车速。优选的是，所述巡航模式包括：跟踪前车巡航模式，其基于所述电动车及目标车辆确定的理论安全距离小于实际距离，并且所述目标车辆车速低于所述电动车预设车速；定速巡航模式，其基于所述电动车及目标车辆确定的理论安全距离小于实际距离，并且所述目标车辆车速高于所述电动车预设车速；制动模式，其基于所述电动车及目标车辆确定的理论安全距离大于实际距离，并且所述目标车辆车速低于所述电动车车速；匀速行驶模式，其基于所述电动车及目标车辆确定的理论安全距离大于实际距离，并且所述目标车辆车速高于所述电动车车速。优选的是，还包括：在所述跟踪前车巡航模式中，所述期望车速为所述目标车辆车速；在所述定速巡航模式中，所述期望车速为所述电动车预设车速；在所述制动模式中，基于所述目标车辆车速低于所述电动车预设车速时，所述期望车速为所述目标车辆车速，基于所述目标车辆车速高于所述电动车预设车速时，所述期望车速为所述电动车预设车速。优选的是，在所述驱动力控制模块中，通过所述期望车速与所述电动车车速之差，采用PID控制器计算出所需的总的驱动力矩，采用等驱动力矩分配方法进行四轮驱动力矩的分配；在所述制动力控制模块中，控制器通过电机输出再生制动力矩或再生制动加机械制度复合制动对本车进行减速。优选的是，所述理论安全距离其中，T1,T2,T3均为大于0的时间经验常数，且T＝T1+T2Vset-T3Vrel，T为车间时距，Vset为电动车预设车速，Vrel＝Vx1-Vhost，Vrel为两车相对速度，Vx1为目标车辆车速，Vhost为电动车车速，dmin为静止时两车之间的最小距离。优选的是，所述理论安全距离的计算通过公式得出，其中，T为车间时距，Dhost为两车实际距离，Vset为电动车预设车速，Vhost为电动车车速，Vrel＝|Vx1-Vhost|，Vrel为两车相对速度，Vx1为目标车辆车速，a为电动车的加速度，ax1为目标车辆的加速度，dmin为静止时两车之间的最小距离，g为重力加速度，μ为电动车摩擦系数，e为自然对数的底数。优选的是，在所述制动力控制模块中，采用模糊控制方法计算车辆需求的制动力矩；分别将理论安全距离与两车实际距离之差ΔD、两车相对车速ΔV以及制动力矩T转换为模糊论域中的量化等级；将所述理论安全距离与两车实际距离之差ΔD、两车相对车速ΔV输入模糊控制模型，所述模糊控制模型中的理论安全距离与两车实际距离之差ΔD分为7个等级，将两车相对车速ΔV分为7个等级，将制动力矩T分为5个等级；模糊控制模型输出为制动力矩T；根据所述制动力矩T，控制车辆的制动力矩。优选的是，模糊控制模型控制规则为：当理论安全距离与两车实际距离之差ΔD为正且两车相对速度ΔV为负时，进入制动控制，计算本车需求制动力矩并通过再生制动力矩使本车车速降低；当理论安全距离与两车实际距离之差ΔD为负时，不进入制动控制。优选的是，所述理论安全距离与两车实际距离之差ΔD的论域为[-30,30]，两车相对速度ΔV的论域为[-20,20]，设定量化因子都为1，制动力矩T的论域为[0,250]。优选的是，所述模糊控制模型中的理论安全距离与两车实际距离之差ΔD分为7个等级，模糊集为{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四轮轮毂电机电动车自适应巡航控制系统，其特征在于，包括：巡航控制模块，其基于所述电动车及目标车辆确定的理论安全距离和实际距离之差与所述电动车及目标车辆之间的相对速度确定巡航模式；驱动力控制模块，其基于所选择的巡航模式对所述电动车进行加速至期望车速；和制动力控制模块，其基于所选择的巡航模式对所述电动车进行减速至期望车速。

【技术特征摘要】
1.一种四轮轮毂电机电动车自适应巡航控制系统，其特征在于，包括：
巡航控制模块，其基于所述电动车及目标车辆确定的理论安全距离和实际距离之差与
所述电动车及目标车辆之间的相对速度确定巡航模式；
驱动力控制模块，其基于所选择的巡航模式对所述电动车进行加速至期望车速；和
制动力控制模块，其基于所选择的巡航模式对所述电动车进行减速至期望车速。
2.如权利要求1所述的四轮轮毂电机电动车自适应巡航控制系统，其特征在于，所述巡
航模式包括：
跟踪前车巡航模式，其基于所述电动车及目标车辆确定的理论安全距离小于实际距
离，并且所述目标车辆车速低于所述电动车预设车速；
定速巡航模式，其基于所述电动车及目标车辆确定的理论安全距离小于实际距离，并
且所述目标车辆车速高于所述电动车预设车速；
制动模式，其基于所述电动车及目标车辆确定的理论安全距离大于实际距离，并且所
述目标车辆车速低于所述电动车车速；
匀速行驶模式，其基于所述电动车及目标车辆确定的理论安全距离大于实际距离，并
且所述目标车辆车速高于所述电动车车速。
3.如权利要求2所述的四轮轮毂电机电动车自适应巡航控制系统，其特征在于，还包
括：
在所述跟踪前车巡航模式中，所述期望车速为所述目标车辆车速；
在所述定速巡航模式中，所述期望车速为所述电动车预设车速；
在所述制动模式中，基于所述目标车辆车速低于所述电动车预设车速时，所述期望车
速为所述目标车辆车速，基于所述目标车辆车速高于所述电动车预设车速时，所述期望车
速为所述电动车预设车速。
4.如权利要求1所述的四轮轮毂电机电动车自适应巡航控制系统，其特征在于，在所述
驱动力控制模块中，通过所述期望车速与所述电动车车速之差，采用PID控制器计算出所需
的总的驱动力矩，采用等驱动力矩分配方法进行四轮驱动力矩的分配；
在所述制动力控制模块中，控制器通过电机输出再生制动力矩或再生制动加机械制度
复合制动对本车进行减速。
5.如权利要求1所述的四轮轮毂电机电动车自适应巡航控制系统，其特征在于，所述理论
安全距离其中，T1,T2,T3均为大于0的时间经验常
数，且T＝T1+T2Vset-T3Vrel，T为车间时距，Vset为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，崔昕旭，李宁，李高超，赵德阳，雷永强，
申请(专利权)人：辽宁工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21