電動(dòng)汽車加速踏板控制策略

1、加速踏板控制策略一、控制步驟：1、選擇加速踏板電壓開度信號(hào)與電機(jī)扭矩的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線曲線a比較合適。2、找岀擬合曲線，式中y 電機(jī)扭矩（N*m）；x 加速踏板開度電壓 （V）。3、根據(jù)曲線計(jì)算電機(jī)扭矩值4、去抖動(dòng)，濾波第一步為在進(jìn)行 8次求平均值時(shí)候加上閾值限制，每加一個(gè)采樣值首先判斷是否超出一個(gè)范圍，如果超 出則為尖峰值，將其設(shè)定為下一個(gè)比較基準(zhǔn)值，具體參考程序段：AD采樣初步濾波示例程序段 .doc去抖的一種方法是同樣的模擬信號(hào)用兩路AD進(jìn)行采集，目前的電路板有一路AD是給轉(zhuǎn)向單元準(zhǔn)備的，可以考慮用在加速踏板上面。二、軟件流程圖：電動(dòng)汽車論文軟件功能相關(guān)-加速踏板控制策略整車控制器從加速踏板

2、采集的是模擬量05V電壓信號(hào)，之后整車控制器通過一定的算法，計(jì)算出對(duì)應(yīng)輸出的電機(jī)扭矩值，再通過CAN總線發(fā)送給電機(jī)控制器。車輛的加速特性就取決于整車控制器中所采用的算法。加速踏板電壓開度信號(hào)和電機(jī)扭矩有三種常見的對(duì)應(yīng)關(guān)系。對(duì)應(yīng)關(guān)系圖如圖3-3所示。圖中三條曲線 a、b、c分別表示三種不同的加速踏板控制策略曲線。a條曲線代表硬踏板控制策略，b條直線表示線性踏板控制策略，c條曲線代表軟踏板控制策略。一般常用的是前兩種控制策略。兩種策略各有優(yōu)缺點(diǎn)，a種控制策略汽車起步時(shí)更快，更有勁，也更于換擋，駕駛感覺比較好。但對(duì)應(yīng)函數(shù)關(guān)系較復(fù)雜處 理的過程中計(jì)算量過大，響應(yīng)特性較差；b種線性踏板控制策略，函數(shù)關(guān)系

3、處理比較簡(jiǎn)單，但是在汽車的加速性上偏慢，司機(jī)駕駛感覺差一些。現(xiàn)分別介紹兩種控制算法也就是加速踏板曲線。線性控制策略處理起來比較簡(jiǎn)單，只需要找到固定的比例系數(shù)就可以。硬踏板非線性控制策略處理起來比較復(fù)雜，需要一些理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合得到一些數(shù)據(jù)，再通過擬合得到 硬踏板控制策略曲線，曲線圖形如下圖3-4所示。曲線通過EXCEL表格擬合得到近似的曲線，因?yàn)槭菙M合曲線，所以從相似度高低依次可以得到幾種曲線。這就需要綜合考慮選擇更合適的一種。這里采用多項(xiàng)式的趨勢(shì)曲線，采用更高次的方程相似度會(huì)更高一些， 但同時(shí)計(jì)算量更大一些；而選用低次的方程相似度又會(huì)差一些，所以綜合考慮選擇三次方程組。擬合曲線的 方程為三次

4、方程組，曲線的方程如公式3-1所示。式中y 電機(jī)扭矩（N*m）；x 加速踏板開度電壓 （V）。從曲線還可以看岀，剛開始輕微踩踏板時(shí)沒有扭矩。這樣做的目的是考慮到人們的駕駛習(xí)慣，開車的時(shí) 候，腳會(huì)習(xí)慣性放在加速踏板上，如車輛在行駛過程中遇到紅燈停下來，這時(shí)車還在抖動(dòng)，腳也隨著抖動(dòng)， 連帶著踏板也會(huì)抖動(dòng)，這時(shí)就會(huì)出現(xiàn)電機(jī)空轉(zhuǎn)，電機(jī)所做的功是無用的。還有就是從安全角度看，更利于控制。f所以在軟件編程中，加速踏板輕微開度不產(chǎn)生扭矩。電動(dòng)汽車論文軟件功能相關(guān)-電動(dòng)汽 控制系統(tǒng)的總線調(diào)度與整車控制策略的加速力矩控制策略加速力矩控制策略直接影響到整車駕駛的動(dòng)車分布式研究.kdh力性和舒適H6-2加速力拒策略

5、示意圖性。從加速踏板采集到 0-5V 信號(hào)，經(jīng)過標(biāo)定程序轉(zhuǎn)換得到相對(duì)踏板位置的比率，經(jīng)過一定函數(shù)運(yùn)算，計(jì)算 出加速踏板對(duì)應(yīng)的加速力矩。函數(shù)關(guān)系可以是線性直線，也可以是曲線。線性函數(shù)關(guān)系處理比較簡(jiǎn)單，但是 在汽車的加速性上偏慢，復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系在處理的過程中計(jì)算量過大。通過歸一化的處理方法，采用了簡(jiǎn)單 的函數(shù)關(guān)系來表示，如圖 6-2 所示。圖中曲線 A、 B 和 C 分別表示了三種加速踏板策略：硬踏板策略、線 性踏板策略和軟踏板策略。實(shí)際上等同于加速踏板信號(hào)的比例，反映了踏板的位置。通過道路試驗(yàn)選取了曲 線A。這條曲線基本滿足加速的需求，在中負(fù)荷司機(jī)的駕駛感覺也良好，在小負(fù)荷時(shí)考慮到力矩的需求比較

6、 小，踏板的行程很小，如果按照這條曲線，司機(jī)的操控性不好，所以通過試驗(yàn)修改了曲線在小負(fù)荷狀態(tài)下的 曲線特性，以保證低速行駛的穩(wěn)定性。結(jié)合電機(jī)的外特性曲線和加速踏板回零的制動(dòng)需求，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的范圍如圖6-3 所示。圖中上曲線是電機(jī)的外特性曲線，也就是電機(jī)在額定功率下運(yùn)行的理想曲線，分為恒扭距和恒功率兩個(gè)區(qū)間，額定轉(zhuǎn)速為 3600r/min 。下曲線是在踏板回零時(shí)電機(jī)制動(dòng)的曲線，考慮到電機(jī)在小轉(zhuǎn)速時(shí)無法起到回饋的效果，制動(dòng)結(jié)束 點(diǎn)選取在 800r/min 左右。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)此時(shí)的回饋電流很小，可以忽略。考慮到電機(jī)的轉(zhuǎn)速過高時(shí)制動(dòng)功 率過大對(duì)電池的充電沖擊很大，所以基本不回饋制動(dòng)。制動(dòng)起始轉(zhuǎn)速為450

7、0r/min ，當(dāng)然該點(diǎn)實(shí)際上與電池狀態(tài)有關(guān)。其值是在電池電量比較足的情況下試驗(yàn)調(diào)整的，它應(yīng)該隨著電池的電壓的下降而增大，這需要做 很多試驗(yàn)。有了圖 6-3 的驅(qū)動(dòng)力矩的范圍曲線，驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算就可以很容易的根據(jù)加速特性曲線而得到。電動(dòng)汽車 論文 軟件功能相關(guān)：純電動(dòng)車整車控制策略的研究 .nh 3.4.1 加速踏板信號(hào)處理 加速踏板作為整車最重要的輸入量之一，其信號(hào)的變化直接反映了駕駛員的操作意圖。其輸出信號(hào)應(yīng)滿足以下要求 :穩(wěn)定性、 連續(xù)性、 單調(diào)性和適應(yīng)性。 如果信號(hào)出錯(cuò)， 將導(dǎo)致車輛失控， 甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的安全問題。 鑒于加速踏板信號(hào)如此的重要，本文所采用的加速踏板安裝了兩路傳感器，這兩路

8、傳感器都屬于電位計(jì)傳感 器。兩組傳感器輸出的信號(hào)行程不一樣，但是傳感器的輸出信號(hào)和加速踏板開度成線性關(guān)系，不同特征的物 理信號(hào)輸入整車控制器得到的加速踏板開度應(yīng)該是一致的。這樣的好處是，增加系統(tǒng)的冗余度，提高系統(tǒng)的 故障診斷邏輯，提高了加速踏板信號(hào)的可靠性。圖3-7 為加速踏板信號(hào)處理流程。其主要處理流程是:1) 將加速踏板輸岀的電壓進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換得到采樣值；2) 診斷標(biāo)定，若采樣值超出有效范圍，則放棄此采樣值;3) 對(duì)采樣值進(jìn)行滑移平均濾波，達(dá)到有效值;4) 對(duì)濾波后的有效值進(jìn)行加速踏板開度計(jì)算，得到加速踏板開度及其變化率加速踏板開度函數(shù)表達(dá)式 :純電動(dòng)轎車動(dòng)力總成控制系統(tǒng)的研究 .kdh

9、3.1 加速踏板控制策略3.1.1 正常狀態(tài)下加速踏板的輸岀加速踏板信號(hào)是整車最重要的模擬信號(hào)之一， 其反映了司機(jī)的駕駛意圖， 直接關(guān)系車輛控制器 PTCM 對(duì) 電機(jī)控制器 DMCM 送岀的扭矩指令，如果該信號(hào)岀錯(cuò)，將導(dǎo)致車輛失控，甚至岀現(xiàn)嚴(yán)重安全問題，鑒于其 重要性，本文對(duì)純電動(dòng)汽車的電子油門采用了兩組傳感器，以增加系統(tǒng)冗余度，如圖3-2， 3-3 所示，兩組傳感器的信號(hào)特征是不同的，這樣做的好處在于可以增加故障診斷邏輯，不同物理信號(hào)特征的傳感器輸入得 岀的結(jié)果應(yīng)該是一致的，增加系統(tǒng)的嚴(yán)謹(jǐn)性，若其中一傳感器岀現(xiàn)故障時(shí)，可單獨(dú)啟用另一傳感器。動(dòng)力總成對(duì)加速踏板信號(hào)的處理，需要考慮1)整車對(duì)加速

10、踏板響應(yīng)的要求； 2)對(duì)輸入信號(hào)模擬量如何進(jìn)行處理。在 PTCM 的硬件采樣電路中，對(duì)傳感器的輸入信號(hào)可采用5ms、10ms、50ms 等不同等級(jí)的采樣頻率，對(duì)圖 33 中的兩組加速踏板傳感器 PPS1 及 PPS2， PTCM 采用了最高等級(jí)的頻率 5ms 采樣，即 每秒采集 200 個(gè)輸入信號(hào)，這對(duì)于駕駛員的動(dòng)作響應(yīng)及硬件診斷已經(jīng)足夠。在控制程序中， PTCM 不斷的對(duì)這 5ms 的中斷信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，只要原始信號(hào)岀現(xiàn)任何異常，PTCM 立即能發(fā)現(xiàn)。由于傳感器為模擬信號(hào)輸入， 在電動(dòng)汽車的使用環(huán)境里， 模擬信號(hào)易受干擾造成脈沖尖鋒而超限溢岀，由于加速踏板的運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的，為了過濾脈沖干擾，對(duì)當(dāng)

11、前加速踏板APP (k)的值采用了增量式調(diào)節(jié)的方式，即其中 APP(k)的值有正有負(fù)，為防止脈沖干擾，對(duì)加速踏板輸入信號(hào)的增量 APP(k)采用限步長(zhǎng)的處理方 式，將當(dāng)前的增長(zhǎng)量與標(biāo)定的步長(zhǎng)增長(zhǎng)量限制值max APP(k)相比較，若小于步長(zhǎng)限制，則保持原值輸岀，若超岀限制值，則以最大步長(zhǎng)增長(zhǎng)量max APP(k)輸岀。max APP(k)為預(yù)先存儲(chǔ)于非易失性存儲(chǔ)器里對(duì)于每一采樣周期內(nèi)加速踏板的最大變化量，需要由標(biāo)定來確定。 為了防止干擾，導(dǎo)致不正常的值出現(xiàn)，確保行車安全，必須對(duì)加速踏板的最終輸出量進(jìn)行幅值上下限處理，本文在控制程序里對(duì)加速踏板的值進(jìn)行邏輯門限制。設(shè)minAPP, maxAPP為

12、標(biāo)定的加速踏板0100%開度對(duì)應(yīng)的最小值最大值，若輸岀的APP (k)超岀minAPPmaxAPP的范圍，則取邊界值。經(jīng)過上述處理，可分別得到兩個(gè)駕駛踏板的輸入值A(chǔ)PP1 ( k)及APP2( k),動(dòng)力總成控制程序里所應(yīng)采用的加速踏板的值是對(duì)兩個(gè)傳感器輸入綜合處理的結(jié)果，為此引入權(quán)系數(shù)。設(shè)APP1_Wgh，APP2 _Wgh分別為傳感器 1及傳感器2對(duì)應(yīng)的權(quán)系數(shù)，令 APP1_Wgh+ APP2_Wgh=1 ；根 據(jù)故障標(biāo)志位，確定APP1、APP2 信號(hào)的權(quán)系數(shù)，以決定兩信號(hào)對(duì)最終加速踏板位置的貢獻(xiàn)。如果所有標(biāo)志位都未樹立，即正常情況下， APP1 ( k)= APP2(k)， APP1_

13、Wgh= APP2_Wgh =1/2，最終送岀的加速踏板值為3.1.2 加速踏板信號(hào)的診斷與失效處理在采用傳感器信號(hào)進(jìn)行控制算法前，電控系統(tǒng)必須對(duì)每一個(gè)傳感器的輸入信號(hào)進(jìn)行診斷，只有正常的信 號(hào)才能為控制程序所用。本系統(tǒng)采用兩組加速踏板傳感器，增加了信號(hào)診斷的復(fù)雜性，但若采用適當(dāng)?shù)脑\斷 策略將更能提高系統(tǒng)的可靠性，為此本文研究了電路診斷及合理性診斷的策略。 加速踏板傳感器的開路短路檢查讀入加速踏板傳感器的兩個(gè)電位計(jì)信號(hào)的原始值PPS1、PPS2(Pedal Position Sensor)；對(duì)每個(gè)電位計(jì)讀入信號(hào)進(jìn)行有效性檢查， 即看輸入信號(hào)是否在各自的正常范圍 (93%*Vref7%*Vref

14、 ，具體值需通過標(biāo)定決定 )，以 確定傳感器是否短路或斷路。引入故障計(jì)數(shù)器OutOfRng1 和 OutOfRng2 ，當(dāng) APP1、APP2 信號(hào)超岀正常范圍，信號(hào)值取邊界值， 相應(yīng)的故障計(jì)數(shù)器增加一個(gè)標(biāo)定量值Cont_OORUp;如果APP1、APP2信號(hào)沒有越界，則相應(yīng)故障計(jì)數(shù)器減去一個(gè)標(biāo)定量值 Cont_OORDown 。并對(duì)故障計(jì)數(shù)器進(jìn)行范圍限制，以免溢岀，即0標(biāo)定上界。APP2 信號(hào)化成和 APP1 信號(hào)具有相同的Map 圖直接查找對(duì)應(yīng)的 APP1 值)；MinAPP1、MinAPP2 (初值通過標(biāo)定處理) 加速踏板傳感器的復(fù)位和復(fù)位相關(guān)性檢查i、將兩個(gè)電位計(jì)信號(hào)APP1、APP2

15、進(jìn)行可比性轉(zhuǎn)化，如將偏移量和相同的斜率，以利于兩個(gè)信號(hào)具有可比性(可以通過標(biāo)定ii、其次自學(xué)習(xí)最小信號(hào)值，將讀入信號(hào)和儲(chǔ)存的兩個(gè)最小值最小值的學(xué)習(xí)，進(jìn)行比較，如果小于儲(chǔ)存值，用當(dāng)前值替換儲(chǔ)存值。同時(shí)將學(xué)習(xí)的最小值作為新的起點(diǎn)值 可以用于處理以后的踏板信號(hào))；iii、 檢查各自最小信號(hào)值是否是有效的最小機(jī)械位置MSV1、MSV2 (Minimum MechanicalPosition )，引入故障計(jì)數(shù)器 OutOfMSV1和OutOfMSV2，無效時(shí)，相應(yīng)故障計(jì)數(shù)器增加一個(gè)標(biāo)定量值Cont_OORUp，反之則減去一個(gè)標(biāo)定量值 Cont_OORDown 。并對(duì)故障計(jì)數(shù)器進(jìn)行范圍限制，以免溢岀。iv

16、、 進(jìn)行最小值關(guān)聯(lián)性檢查，引入關(guān)聯(lián)故障計(jì)數(shù)器OutOfCor12。如果 MINAPP1和MINAPP2的差別超 過標(biāo)定容忍極限 MINTOL (| MINAPP1 MINAPP2|<MINTOL )，計(jì)數(shù)器增加一個(gè)標(biāo)定量值 Cont_OOCUp，反之, 則減去一個(gè)標(biāo)定量值 Con t_OOCDow n。同時(shí)對(duì)故障計(jì)數(shù)器進(jìn)行范圍限制，以免溢岀。 加速踏板傳感器對(duì)應(yīng)位置相關(guān)性檢查通過MINAPPx將相應(yīng)的加速踏板信號(hào)APPx轉(zhuǎn)換成各自對(duì)應(yīng)的加速踏板開度APP1D、APP2D,引入關(guān)聯(lián)故障計(jì)數(shù)器 DIS12。如果 APP1D和APPSD的差別超過標(biāo)定容忍極限D(zhuǎn)TOL，計(jì)數(shù)器增加一個(gè)標(biāo)定量值Co

17、nt_OOCUp，反之，則減去一個(gè)標(biāo)定量值Cont_OOCDown。同時(shí)對(duì)故障計(jì)數(shù)器進(jìn)行范圍限制，以免溢岀。 樹立相應(yīng)故障標(biāo)志位，決定權(quán)系數(shù)將 6 個(gè)故障計(jì)數(shù)器和各自的閾值進(jìn)行比較，確定是否該樹立相應(yīng)的故障標(biāo)志位APP1_OOR_Flag、APP2_OOR_Flag APP12_Cor_Flag,和相應(yīng)的 Service_Soon_Flag。同時(shí)檢查加速踏板傳感器信號(hào)是否正常變化， 如果加速踏板長(zhǎng)期保持在一個(gè)值，則豎立相應(yīng)故障標(biāo)志位APP1_Fail_Flag 和 APP2_Fail_Flag。APP1、APP2對(duì)應(yīng)的權(quán)系數(shù)分別為APP1_Wgh、APP2_Wgh ;根據(jù)故障標(biāo)志位，確定APP1、APP2信號(hào)的權(quán)系數(shù)，以決定兩信號(hào)對(duì)最終加速踏板位置的貢獻(xiàn)。如果所有標(biāo)志位都未樹立，則APP1_Wgh=APP2_Wg