全驱车辆参考车速实时检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种全驱车辆参考车速实时检测方法。
【背景技术】
[0002] 车辆参考车速是重要的车辆状态参数，是驱动防滑系统、制动防抱死系统和电子 稳定性系统实现的基础，但在实车状态下对车辆参考车速很难测量或者测量成本较高。如 何根据ABS系统装配的四个轮速信号来间接计算获得车辆参考车速，这是各家汽车公司目 前研宄的重点。
[0003] 传统两驱车辆中，在车轮没有滑转的情况下，驱动过程中可以把两个从动轮轮速 的平均值作为车辆参考车速。对于全驱车辆，在驱动过程中需要根据每个车轮的轮速估计 车辆参考车速，不能简单将从动轮轮速作为车辆参考车速，这就增加了车速估计算法的难 度和复杂程度。对于全驱车辆，如何在驱动和制动全工况下进行实时可靠的车辆参考车速 估计，为车辆电控系统提拱准确的车辆状态信息，具有重要意义。
[0004] 目前常用的参考车速估计方法是积分法和最大轮速斜率法。
[0005] 积分法：根据纵向加速度信号直接积分，由于加速度信号中存在着不可避免的干 扰和噪声，积分会产生累积误差，很容易造成结果发散，严重偏离实际值；
[0006] 最大轮速斜率法：取四个车轮轮速的最小值（驱动时）或最大值（制动时），用来 计算车辆参考车速变化的斜率，根据这一斜率计算车辆参考车速。在TCS(牵引力控制系 统）或ABS(防抱死系统）启动时，轮速波动很大，此时用轮速最大值计算车辆参考车速的 变化斜率误差很大。
[0007] 一些学者还研宄了基于先进控制理论的车辆参考车速算法，如利用扩展卡尔曼滤 波、非线性状态观测器、滑模观测器、神经网络方法等，这些方法都需要计算复杂的轮胎模 型和车辆模型，计算量大，实时性差，在实际控制系统应用中受到限制。
【发明内容】
[0008] 本发明要解决的技术问题是提供一种实时性好、精度高的全驱车辆参考车速实时 检测方法。
[0009] 为了解决上述技术问题，本发明的全驱车辆参考车速实时检测方法包括下述步 骤：
[0010] 1)采集各轮速传感器的轮速信号，进行轮速识别，并分别对四个车轮的轮速信息 进行滤波，得到四个车轮的轮速信息，并计算得到四个车轮的轮加速度值。
[0011] 2)根据四个车轮的加速度平均值和纵向加速度信息判断是否是制动工况，如果是 则进入制动工况估计过程，否则进入驱动工况估计过程；
[0012] 3)采用动态斜率更新法估计制动工况和驱动工况下各个车轮的参考车速，具体如 下：
[0013] I、预先设置一个初始轮加速度设定值％，一个车轮分离预测加速度门限值，一 个车轮分离确认加速度门限值a2;其中a C1取值范围为5-6m/s 2, ai取值范围为8-lOm/s 2, a2 取值范围为20-30m/s2;如果车轮的加速度达到门限值a对，就预测在未来一段时间内轮速 和真实车速可能分离，然后取该时刻作为车轮参考车速估算起始点，记录下该时刻的轮速 ω#和时间h，此时的单轮参考车速仍等于轮速；
[0014] 开始对时间长度tf计时，在t f小于时间长度门限t limit时，若车轮加速度达到车轮 分离确认加速度门限值a2,则确认轮速和真实车速实际上已经分离，以该时刻&作为轮速 与真实车速的实际发生的分离点；调用之前记录的轮速ω#和时间 t(l，以初始轮加速度设 定值％作为初始斜率，重新计算当前分离点的实际车速ω ir作为车轮参考车速，并将此时 的轮速和时间设为初始值；其中tlimit取值范围为0. 5s_0. 8s ;
[0015] 当tf达到时间长度门限t limit，而轮速与车速仍未分离时，即车轮加速度未达到车 轮分离确认加速度门限值a2，认为之前判定轮速与真实车速分离的预测未实现，清空已记 录的轮速ω #和时间t(l，并记录当前的时间和轮速并将其设为初始值；
[0016] II、一旦出现士= 〇时的轮速极小值或极大值，则用最近的分离点坐标（时间tp 轮速ωιΓ)和极值点（时间t2，轮速ω2ι·)重新计算新的斜率a 3，并以该极值点为起点利用 新的斜率a3估计后面的车轮参考车速，直到再次出现轮速极值（时间13，轮速ω 3r)，此时用 最近的前两个极值点更新斜率为a4，用此最新斜率来计算后续的车轮参考车速；其中驱动 工况时采用轮速极小值与分离点计算斜率，制动工况时用轮速极大值与分离点计算斜率；
[0017] III、同时用轮加速度和车轮滑移率判断路面是否跳变，如果轮加速度达到设定的 门限值A，则认为由低附着路面跳变到高附着路面；如果车轮滑移率达到设定的门限值，则 认为由高附着路面跳变到低附着路面；其中车轮滑移率用轮速和车轮参考车速计算；判断 出路面发生跳变后则重新给一个初始斜率％，再循环进行步骤I、步骤II和步骤III ;
[0018] 4)车辆参考车速的计算：
[0019] 估计出每个车轮的参考车速后，制动时取其中最大值、驱动时取其中最小值、转弯 工况取各车轮参考车速的平均值作为车辆的参考车速。
[0020] 本发明采用动态斜率更新法估计车速，取每个轮速的极值点位置（驱动时为极小 值，制动时为极大值）计算斜率，每次判断出极值点就将起点和斜率更新。由于极值点处 的轮速与车速较接近，计算出的斜率也比较均匀，与车速变化速率相近，所以这种方法具有 较高的精度，并具有良好的适应性。在驱动和制动过程中，对每个车轮都利用动态斜率更新 法计算车轮的参考车速，制动时取其最大值，驱动时取其最小值作为车辆的参考车速，可以 实现全驱车辆的在各种工况下的车速估计。本发明具有通用性，采用动态斜率更新法估计 全驱车辆的参考车速，实时性强、计算精度高，能够为车辆电控系统提供准确的车辆状态信 息，具有重要意义。
【附图说明】
[0021] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0022] 图1是本发明的全驱车辆参考车速实时检测方法流程图。
[0023] 图2是制动工况动态斜率更新法原理示意图。
【具体实施方式】
[0024] 本发明主要解决了全驱车辆的汽车参考车速实时估计和检测问题，设计了全驱车 辆参考车速估计算法和估计流程。
[0025] 为了解决全驱车辆驱动及制动过程中无从动轮，不能直接根据从动轮转速从而得 到汽车参考车速的问题，本发明采用了驱动及制动相结合状态下的动态斜率更新法估计汽 车参考车速，如图1所示，具体步骤如下：
[0026] 1)采集轮速信号，进行轮速识别，得到四个车轮的轮速信息：
[0027] 通过整车自带的各轮轮速传感器测量各车轮转速，产生一系列与车轮转速成正比 的高频正弦波信号。然后经过一定的限幅、滤波和整形处理后得到纯净的轮速方波信号，通 过识别各轮轮速方波信号的脉冲频率和脉冲个数，即得到了各轮的真实轮速值。初始时，根 据轮速计算四个轮的加速度；采用动态更新法得到各车轮参考车速后，通过最小二乘法原 理，由当前时刻的车轮参考车速前连续8点线性拟合出车轮加速度数值。并将此数值做为 汽车防抱制动装置控制的主要门限值（即在动态更新法估计车轮参考车速时采用该拟合 出的车轮加速度数值与车轮分离预测加速度门限值^和车轮分离确认加速度门限值a 2进 行比较，预测和确认轮速是否与真实车速分离）。这是因为轮胎纵向附着极限对应的纵向滑 移率受到许多因素的影响，不是一个确定值，而是在一个较宽的范围（8%~30%)内变化， 仅用滑移率作为ABS的控制参数难以适用于各种道路条件。
[0028] 2)制动工况判断：
[0029] 采用轮加速度和纵向加速度信息判断是否是自动工况；初始时，根据四个轮的加 速度平均值判断，当加速度平均值越来越小时则判断是制动工况，进入制动工况车辆参考