电动汽车加速踏板控制策略

加速踏板控制策略 一、控制步骤： 1、选择加速踏板电压开度信号与电机扭矩的对应关系曲线 曲线 a 比较合适。 2、找出拟合曲线， 式中 y ——电机扭矩(N*m)； x ——加速踏板开度电压(V)。 3、根据曲线计算电机扭矩值 4、去抖动，滤波 第一步为在进行 8 次求平均值时候加上阈值限制，每加一个采样值首先判断是否 超出一个范围，如果超出则为尖峰值，将其设定为下一个比较基准值，具体参考程 序段：AD 采样初步滤波示例程序段.doc 去抖的一种方法是同样的模拟信号用两路 AD 进行采集，目前的电路板有一路 AD 是给转向单元准备的，可以考虑用在加速踏板上面。 二、软件流程图： E:\电动汽车\论文\软件功能相关- 3.2.1 加速踏板控制策略 整车控制器从加速踏板采集的是模拟量 0~5V 电压信号， 之后整车控制器通过一 定的算法，计算出对应输出的电机扭矩值，再通过 CAN 总线发送给电机控制器。车 辆的加速特性就取决于整车控制器中所采用的算法。加速踏板电压开度信号和电机 扭矩有三种常见的对应关系。对应关系图如图 3-3 所示。 图中三条曲线 a、b、c 分别表示三种不同的加速踏板控制策略曲线。a 条曲线 代表硬踏板控制策略，b 条直线表示线性踏板控制策略，c 条曲线代表软踏板控制 策略。一般常用的是前两种控制策略。两种策略各有优缺点， a 种控制策略汽车起 步时更快，更有劲，也更于换挡，驾驶感觉比较好。但对应函数关系较复杂处理的 过程中计算量过大，响应特性较差；b 种线性踏板控制策略，函数关系处理比较简 单，但是在汽车的加速性上偏慢，司机驾驶感觉差一些。现分别介绍两种控制算法 也就是加速踏板曲线。 线性控制策略处理起来比较简单，只需要找到固定的比例系数就可以。 硬踏板非线性控制策略处理起来比较复杂， 需要一些理论和实验相结合得到一些 数据，再通过拟合得到硬踏板控制策略曲线，曲线图形如下图 3-4 所示。 曲线通过 EXCEL 表格拟合得到近似的曲线，因为是拟合曲线，所以从相似度高 低依次可以得到几种曲线。这就需要综合考虑选择更合适的一种。这里采用多项式 的趋势曲线，采用更高次的方程相似度会更高一些，但同时计算量更大一些；而选 用低次的方程相似度又会差一些，所以综合考虑选择三次方程组。拟合曲线的方程 为三次方程组，曲线的方程如公式 3-1 所示。 式中 y ——电机扭矩(N*m)； x ——加速踏板开度电压(V)。 从曲线还可以看出，刚开始轻微踩踏板时没有扭矩。这样做的目的是考虑到人们 的驾驶习惯，开车的时候，脚会习惯性放在加速踏板上，如车辆在行驶过程中遇到 红灯停下来，这时车还在抖动，脚也随着抖动，连带着踏板也会抖动，这时就会出 现电机空转，电机所做的功是无用的。还有就是从安全角度看，更利于控制。所以 在软件编程中，加速踏板轻微开度不产生扭矩。 E:\电动汽车\论文\软件功能相关-电动汽车分布式控制系统的总线调度与整车控制策略的 研究.kdh 6.1.1 6.1.1 加速力矩控制策略 加速力矩控制策略直接影响到整车 驾 驶 0-5V信 置 的 比 板 对 应 线，也可 单，但是 系 在 处 的动力性和舒适性。 从加速踏板采集到 号， 经过标定程序转换得到相对踏板位 率，经过一定函数运算，计算出加速踏 的加速力矩。函数关系可以是线性直 以是曲线。线性函数关系处理比较简 在汽车的加速性上偏慢， 复杂的函数关 理的过程中计算量过大。通过归一化的处理方法，采用了简单的函数关系来表示， 如图 6-2 所示。图中曲线 A、B 和 C 分别表示了三种加速踏板策略：硬踏板策略、 线性踏板策略和软踏板策略。实际上等同于加速踏板信号的比例，反映了踏板的位 置。通过道路试验选取了曲线 A。这条曲线基本满足加速的需求，在中负荷司机的 驾驶感觉也良好，在小负荷时考虑到力矩的需求比较小，踏板的行程很小，如果按 照这条曲线，司机的操控性不好，所以通过试验修改了曲线在小负荷状态下的曲线 特性，以保证低速行驶的稳定性。 结合电机的外特性曲线和加速踏板回零的制动需求，电机驱动的范围如图6-3 所示。图中上曲线是电机的外特性曲线，也就是电机在额定功率下运行的理想曲线， 分为恒扭距和恒功率两个区间，额定转速为 3600r/min。下曲线是在踏板回零时电 机制动的曲线，考虑到电机在小转速时无法起到回馈的效果，制动结束点选取在 800r/min 左右。通过试验发现此时的回馈电流很小，可以忽略。考虑到电机的转速 过高时制动功率过大对电池的充电冲击很大，所以基本不回馈制动。制动起始转速 为 4500r/min，当然该点实际上与电池状态有关。其值是在电池电量比较足的情况 下试验调整的，它应该随着电池的电压的下降而增大，这需要做很多试验。有了图 6-3 的驱动力矩的范围曲线，驱动力的计算就可以很容易的根据加速特性曲线而得 到。 E:\电动汽车\论文\软件功能相关：纯电动车整车控制策略的研究.nh 3.4.1 3.4.1 加速踏板信号处理 加速踏板作为整车最重要的输入量之一， 其信号的变化直接反映了驾驶员的操作 意图。其输出信号应满足以下要求:稳定性、连续性、单调性和适应性。如果信号出 错，将导致车辆失控，甚至出现严重的安全问题。鉴于加速踏板信号如此的重要， 本文所采用的加速踏板安装了两路传感器，这两路传感器都属于电位计传感器。两 组传感器输出的信号行程不一样，但是传感器的输出信号和加速踏板开度成线性关 系，不同特征的物理信号输入整车控制器得到的加速踏板开度应该是一致的。这样 的好处是，增加系统的冗余度，提高系统的故障诊断逻辑，提高了加速踏板信号的 可靠性。图 3-7 为加速踏板信号处理流程。其主要处理流程是: l)将加速踏板输出的电压进行 A/D 转换得到采样值; 2)诊断标定，若采样值超出有效范围，则放弃此采样值; 3)对采样值进行滑移平均滤波，达到有效值; 4)对滤波后的有效值进行加速踏板开度计算，得到加速踏板开度及其变化率 加速踏板开度函数表达式: 纯电动轿车动力总成控制系统的研究.kdh 3.1 加速踏板控制策略 3.1.1 正常状态下加速踏板的输出 加速踏板信号是整车最重要的模拟信号之一，其反映了司机的驾驶意图，直接关 系车辆控制器 PTCM 对电机控制器 DMCM 送出的扭矩指令，如果该信号出错，将导 致车辆失控，甚至出现严重安全问题，鉴于其重要性，本文对纯电动汽车的电子油 门采用了两组传感器，以增加系统冗余度，如图 3-2，3-3 所示，两组传感器的信 号特征是不同的，这样做的好处在于可以增加故障诊断逻辑，不同物理信号特征的 传感器输入得出的结果应该是一致的，增加系统的严谨性，若其中一传感器出现故 障时，可单独启用另一传感器。 动力总成对加速踏板信号的处理，需要考虑 1）整车对加速踏板响应的要求；2） 对输入信号模拟量如何进行处理。在 PTCM 的硬件采样电路中，对传感器的输入信 号可采用 5ms、10ms、50ms 等不同等级的采样频率，对图 3－3 中的两组加速踏板 传感器 PPS1 及 PPS2， PTCM 采用了最高等级的频率 5ms 采样， 即每秒采集 200 个 输入信号，这对于驾驶员的动作响应及硬件诊断已经