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、 找出擬合曲線，3、式中 y 電機(jī)扭矩(N*m)；x 加速踏板開度電壓(V)。4、 根據(jù)曲線計(jì)算電機(jī)扭矩值5、 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：E:電動(dòng)汽車論文軟件功能相關(guān)-純電動(dòng)中巴車整車控制及仿真

2、研究.kdh，3.2.1節(jié)3.2.1 加速踏板控制策略整車控制器從加速踏板采集的是模擬量 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

3、。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)系處理比較簡單，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

4、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)。從曲線還可以看出，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。所以在軟件編程中，加速踏板輕微開度不產(chǎn)生扭矩。E:電動(dòng)汽車論文軟件功能相關(guān)-電動(dòng)汽車分布式控制系統(tǒng)的總線調(diào)度與整車控制策略的研

5、究.kdh 6.1.16.1.1 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)力性和舒適性。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

6、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?？紤]到電機(jī)的轉(zhuǎn)速過高時(shí)制動(dòng)

7、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 4500r/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。E: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 3.4.13.4.1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

8、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:l)將加速踏板輸出的電壓進(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

9、動(dòng)轎車動(dòng)力總成控制系統(tǒng)的研究.kdh3.1 加速踏板控制策略3.1.1 正常狀態(tài)下加速踏板的輸出加速踏板信號(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 送出的扭矩指令，如果該信號(hào)出錯(cuò)，將導(dǎo)致車輛失控，甚至出現(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出的結(jié)果應(yīng)該是一致的，增加系統(tǒng)的嚴(yán)謹(jǐn)性，若其中一傳感器出現(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

10、理，需要考慮 1）整車對(duì)加速踏板響應(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)出現(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出，由于加速踏板的運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的，為了過

11、濾脈沖干擾，對(duì)當(dāng)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)采用限步長的處理方式，將當(dāng)前的增長量與標(biāo)定的步長增長量限制值maxAPP(k)相比較，若小于步長限制，則保持原值輸出，若超出限制值，則以最大步長增長量maxAPP(k)輸出。maxAPP(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

12、為標(biāo)定的加速踏板 0100開度對(duì)應(yīng)的最小值最大值，若輸出的 APP (k)超出minAPP maxAPP 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 APP1 ( 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A(yù)PP1_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_W

13、gh= APP2_Wgh =1/2，最終送出的加速踏板值為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。1 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，具體

14、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)超出正常范圍，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，以免溢出，即0標(biāo)定上界。2 加速踏板傳感器的復(fù)位和復(fù)位相關(guān)性檢查、將兩個(gè)電位計(jì)信號(hào) APP1、APP2 進(jìn)行可比性轉(zhuǎn)化，如將 APP2 信號(hào)化成和 APP1 信號(hào)具有相同的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 Map 圖直接查找

15、對(duì)應(yīng)的 APP1 值）；、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 MinAPP1、MinAPP2（初值通過標(biāo)定處理）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。（最小值的學(xué)習(xí)，可以用于處理以后的踏板信號(hào)）；、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，以免溢出。、進(jìn)行最小值關(guān)

16、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（| MINAPP1MINAPP2|<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 Cont_OOCDown。同時(shí)對(duì)故障計(jì)數(shù)器進(jìn)行范圍限制，以免溢出。3 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 DTOL，計(jì)數(shù)器增加一個(gè)標(biāo)定量值 Con

17、t_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，以免溢出。4 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