一种基于电机与ESC联合控制的电动汽车自适应巡航方法技术

本发明专利技术涉及一种基于电机与ESC联合控制的电动汽车自适应巡航方法，包括下列步骤：对电动汽车前方目标的相对位置信息和相对速度信息及电动汽车自身的运动信息进行信号预处理；收集电动汽车的传感器及执行机构的数据与状态信号，根据自适应巡航使用场景的定义，判断当前车辆动力学状态是否处于可以开启自适应巡航模式的状态；结合信号诊断结果及驾驶员的操作进行判断，判断车辆开启自适应巡航模式或退出自适应巡航模式；在开启自适应巡航模式下，通过对车辆的纵向加速或减速控制，使车辆保持目标车速及目标车距。本发明专利技术联合电动汽车的控制电机以及ESC，实现高速以及低速情况下的电动汽车自适应巡航，从而在需要时可减轻驾驶员长途驾驶的疲劳感。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电机与ESC联合控制的电动汽车自适应巡航方法
本专利技术涉及电动汽车控制领域，尤其涉及一种基于电机与ESC联合控制的电动汽车自适应巡航方法。
技术介绍
智能化是如今汽车行业发展的重要趋势之一，如今更成为新能源汽车领域的研发重点之一。车辆巡航系统可以在特定工况下，代替驾驶员进行车辆纵向操作，从而解放驾驶员的双脚，减轻长途驾驶的疲劳感。燃油汽车的巡航系统从最初的高速定速巡航模式(CC)，逐步发展到低速跟随、车距保持等自动化程度更高的自适应巡航模式(ACC)。汽车的主动安全性能不断提升，相应模式下的驾驶体验也随之得到改善。传统燃油汽车的巡航系统一般基于车辆前方视觉信号或雷达传感器感知信号，由汽车的电子稳定系统(ESC)为主导，协同发动机管理系统(EMS)完成车辆的纵向控制策略。新能源汽车的动力总成相较于传统的燃油汽车有着显著的改变，电机取代了发动机成为动力总成中重要的一环。电机控制器(MCU)取代了发动机管理系统(EMS)，电机控制器成为了ACC功能的主要控制单元之一。电机具有正转、反转两种模式(反转为能量回收模式)，因而其与ESC的协同控制和传统燃油汽车相比存在一定的差异，不能将燃油汽车的巡航系统直接搬移到电动汽车上使用。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述技术问题，提供一种基于电机与ESC联合控制的电动汽车自适应巡航方法，其适用于电动汽车，以车辆控制器(VCU)为全局控制单元，联合车辆的电机控制器(MCU)和电子稳定系统(ESC)实现电动汽车的整车自适应巡航控制，从而在需要时，可解放电动汽车驾驶员的双脚，减轻驾驶员长途驾驶的疲劳感。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本专利技术的一种基于电机与ESC联合控制的电动汽车自适应巡航方法，包括下列步骤：①输入信号预处理：对电动汽车前方目标的相对位置信息和相对速度信息及电动汽车自身的运动信息进行信号预处理；②信号诊断：收集电动汽车的传感器(前视摄像头以及毫米波雷达)及执行机构的数据与状态信号，根据自适应巡航使用场景的定义，判断当前车辆动力学状态是否处于可以开启自适应巡航模式的状态；③模式判断：结合信号诊断结果及驾驶员的操作进行判断，判断车辆开启自适应巡航模式或退出自适应巡航模式，如果车辆进入开启自适应巡航模式，则转入下一步骤；④自适应巡航控制：在开启自适应巡航模式下，通过对车辆的纵向加速或减速控制，使车辆保持目标车速及目标车距。通过信号预处理，可以过滤无效信号，确保自适应巡航(ACC)系统的输入信号稳定有效。通过信号诊断，综合判断和ACC系统有关的各传感器(前视摄像头以及毫米波雷达)与执行器的工作状态，确保在有部件异常的情况下做出有效响应，退出ACC系统。模式判断包括ACC系统的开启与退出机制判断，确保系统能够在驾驶员相应操作的情况下，及时有效的开启与退出。本专利技术适用于电动汽车，以车辆控制器(VCU)为全局控制单元，联合车辆的电机控制器(MCU)和电子稳定系统(ESC)实现电动汽车的整车自适应巡航控制，从而在需要时，可解放电动汽车驾驶员的双脚，减轻驾驶员长途驾驶的疲劳感。作为优选，所述的步骤②包括故障信号诊断方法和数据有效性诊断方法；故障信号诊断方法为：汇总CAN总线上和自适应巡航相关的传感器以及底层执行机构的故障代码，包括摄像头故障代码、毫米波雷达故障代码以及电机控制器故障代码与ESC的故障代码；数据有效性诊断方法为：自适应巡航控制器工作频率与各输入信号频率不一致，确认CAN总线中自适应巡航控制器输入信号数据位的有效性，利用低通滤波消除无效信号；根据自适应巡航使用场景的定义，判断当前车辆动力学状态是否处于可以开启自适应巡航模式的状态。作为优选，所述的步骤③包括下列几种模式判断：自适应巡航准备模式：当驾驶员通过实体按键或虚拟按键开启自适应巡航功能时，如果此时车速处于自适应巡航功能定义的速度区间，则车辆进入自适应巡航准备状态，反之车辆置于自适应巡航未准备状态；开启自适应巡航模式：当车辆处于自适应巡航准备状态时，如果驾驶员停止油门以及制动操作，则车辆进入开启自适应巡航状态，并对驾驶员作出相应的视觉信号提示和听觉信号提示，转到第④步骤；正常退出自适应巡航模式：当车辆处于自适应巡航状态时，如果发生下列任何一种情况时则正常退出自适应巡航模式，并对驾驶员作出相应的视觉信号提示和听觉信号提示：i)驾驶员通过油门或制动操作介入车辆操作；ii)驾驶员通过实体按键或虚拟按键关闭自适应巡航功能；iii)驾驶员转向操作产生的方向盘扭矩大于设定阈值。车辆进入自适应巡航状态后，未满足退出条件的情况下，均保持巡航状态。本技术方案中，自适应巡航准备模式的设置，起到一个过渡、缓冲作用，确保自适应巡航功能的开启更安全、更可靠。符合正常退出自适应巡航模式的情况有三种，只要符合其中一种情况就能正常退出ACC系统，控制和操作及为方便，提高驾驶的安全性和可靠性。作为优选，所述的步骤③包括紧急退出自适应巡航模式判断：当车辆处于自适应巡航状态时，如果车辆外界情况超出自适应巡航使用场景定义的工作范围，则紧急退出自适应巡航模式，并对驾驶员作出相应的视觉信号提示和听觉信号提示。如当车辆行驶中，检测到车辆遇到各类道路故障、道路施工、事故或道路拥堵等情况时，紧急退出自适应巡航模式，提高行车的安全性和可靠性。作为优选，所述的步骤④包括：在开启自适应巡航模式时，对正前方车辆进行目标筛选与融合，根据CAN总线上对应的传感器输出自适应巡航目标列表，利用卡尔曼滤波基于平面质点匀速或匀加速运动学模型融合正前方目标检测结果，在车载前视摄像头与毫米波雷达共存的情况下，相对车距以车载前视摄像头输出为基准，相对车速以毫米波雷达输出为基准；根据车辆车速所处区间切换到低速跟随控制模式或高速跟随控制模式，由低速跟随控制模式或高速跟随控制模式的控制方法获得车辆的目标加(减)速度a；再通过目标加(减)速度上传控制方法，经过判断和计算，输出目标车速V或目标加(减)速度a，目标车速由车辆电机控制器速度环执行，目标加(减)速度由车辆ESC执行。本技术方案中，输入信号为正前方车辆列表以及跟车模式与自身车速。加速操作由VCU转发包含目标加速度或目标车速的CAN信号至MCU控制电机完成。减速操作时，如果是小减速度，则由VCU根据车辆状态发送包含目标减速度的CAN信号至MCU控制电机完成；如果是中减速度或大减速度，则由VCU根据车辆状态发送包含目标减速度的CAN信号至ESC完成。作为优选，所述的步骤④中，目标加(减)速度上传控制方法为：若电动汽车的电机处于反拖准备状态，当a＞a0时，输出目标车速V＝v_t+a×ts；当a＜a0时，输出目标加(减)速度a；若电动汽车的电机处于反拖难以获得状态，当a＞0时，输出目标车速V＝v_t+a×ts；当a＜0时，输出目标加(减)速度a；v_t为当前车速，a0为电机反拖最大扭矩对应的减速度，ts为控制周期。作为优选，所述的步骤④中，低速跟随控制模式的控制方法为：当车辆车速介于0～30km/h的直线工况时，车辆的目标加(减)速度a通过以下计算获得，α为控制器增益，且α＞0.5，即车距相关增益参数的设置权重大于相对车速相关增益参数Δv为相对车速，Δd为相对车距，d0为最小安全车距，为车距相关增益参数，为相对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电机与ESC联合控制的电动汽车自适应巡航方法，其特征在于包括下列步骤：①输入信号预处理：对电动汽车前方目标的相对位置信息和相对速度信息及电动汽车自身的运动信息进行信号预处理；②信号诊断：收集电动汽车的传感器及执行机构的数据与状态信号，根据自适应巡航使用场景的定义，判断当前车辆动力学状态是否处于可以开启自适应巡航模式的状态；③模式判断：结合信号诊断结果及驾驶员的操作进行判断，判断车辆开启自适应巡航模式或退出自适应巡航模式，如果车辆进入开启自适应巡航模式，则转入下一步骤；④自适应巡航控制：在开启自适应巡航模式下，通过对车辆的纵向加速或减速控制，使车辆保持目标车速及目标车距。

【技术特征摘要】
1.一种基于电机与ESC联合控制的电动汽车自适应巡航方法，其特征在于包括下列步骤：①输入信号预处理：对电动汽车前方目标的相对位置信息和相对速度信息及电动汽车自身的运动信息进行信号预处理；②信号诊断：收集电动汽车的传感器及执行机构的数据与状态信号，根据自适应巡航使用场景的定义，判断当前车辆动力学状态是否处于可以开启自适应巡航模式的状态；③模式判断：结合信号诊断结果及驾驶员的操作进行判断，判断车辆开启自适应巡航模式或退出自适应巡航模式，如果车辆进入开启自适应巡航模式，则转入下一步骤；④自适应巡航控制：在开启自适应巡航模式下，通过对车辆的纵向加速或减速控制，使车辆保持目标车速及目标车距。2.根据权利要求1所述的一种基于电机与ESC联合控制的电动汽车自适应巡航方法，其特征在于所述的步骤②包括故障信号诊断方法和数据有效性诊断方法；故障信号诊断方法为：汇总CAN总线上和自适应巡航相关的传感器以及底层执行机构的故障代码，包括摄像头故障代码、毫米波雷达故障代码以及电机控制器故障代码与ESC的故障代码；数据有效性诊断方法为：自适应巡航控制器工作频率与各输入信号频率不一致，确认CAN总线中自适应巡航控制器输入信号数据位的有效性，利用低通滤波消除无效信号；根据自适应巡航使用场景的定义，判断当前车辆动力学状态是否处于可以开启自适应巡航模式的状态。3.根据权利要求1所述的一种基于电机与ESC联合控制的电动汽车自适应巡航方法，其特征在于所述的步骤③包括下列几种模式判断：自适应巡航准备模式：当驾驶员通过实体按键或虚拟按键开启自适应巡航功能时，如果此时车速处于自适应巡航功能定义的速度区间，则车辆进入自适应巡航准备状态，反之车辆置于自适应巡航未准备状态；开启自适应巡航模式：当车辆处于自适应巡航准备状态时，如果驾驶员停止油门以及制动操作，则车辆进入开启自适应巡航状态，并对驾驶员作出相应的视觉信号提示和听觉信号提示，转到第④步骤；正常退出自适应巡航模式：当车辆处于自适应巡航状态时，如果发生下列任何一种情况时则正常退出自适应巡航模式，并对驾驶员作出相应的视觉信号提示和听觉信号提示：i)驾驶员通过油门或制动操作介入车辆操作；ii)驾驶员通过实体按键或虚拟按键关闭自适应巡航功能；iii)驾驶员转向操作产生的方向盘扭矩大于设定阈值。4.根据权利要求3所述的一种基于电机与ESC联合控制的电动汽车自适应巡航方法，其特征在于所述的步骤③包括紧急退出自适应巡航模式判断：当车辆处于自适应巡航状态时，如果车辆外界情况超出自适应巡航使用场景定义的工作范围，则...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪其恒，金智，王江明，许炜，
申请(专利权)人：浙江零跑科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33