一種四輪輪轂電機電動車自適應巡航控制系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及安全輔助駕駛領域，具體設及一種四輪輪穀電機電動車自適應巡航控 制系統及方法。
【背景技術】
[0002] 自適應巡航控制系統(ACC)是在定速巡航系統基礎之上發展而來的一種安全輔助 駕駛系統，屬于汽車主動安全控制，是先進駕駛輔助系統的組成部分，已成為國內外研究熱 點。在現有技術中，自適應巡航控制系統(ACC)主要有W下幾種情況：（1)基于模糊控制提出 了一種根據駕駛員操縱加速踏板和制動踏板操縱習慣的自適應巡航；（2)提出基于駕駛員 穩態跟車特性的線性跟車算法設計了一種基于逆查詢表的速度閉環控制策略，通過增量式 PID控制車輛自適應巡航；（3)通過建立汽車行駛模型與制動模型，推導得到車速判據能夠 判斷和識別汽車當前所處區域，對劃分區域進行分級調控；（4)通過對比從仿真模型和實車 采集的數據來檢查當前自適應巡航算法的適用性；（5)采用模型預測控制(MPC)方法，為ACC 應用設計了一個易于調節的混合型控制器，并進行了軟件仿真和系統評價;但W上現有技 術中都是基于內燃機汽車進行ACC研究，將本車與目標車輛距離預設為一個定值，較少考慮 車間距離和兩車相對車速的關系，運樣的自適應巡航控制與駕駛員真實期望會有所不符， 如當兩車距離小于預設距離時，即使前車車速比本車車速快，本車仍然會制動減速W保證 預設距離。
[0003] 四輪輪穀電機電動汽車是未來汽車重要發展方向，其四輪驅動力矩獨立可控、轉 矩和轉速易于測量，因此在主動安全控制方面相對于傳統內燃機汽車具有明顯優勢，因此， 基于四輪輪穀電機電動汽車的自適應巡航控制策略也將是未來研究的方向。
【發明內容】
[0004] 本發明設計開發了一種四輪輪穀電機電動車自適應巡航控制系統及方法。本發明 目的是將自適應巡航控制策略運用至四輪輪穀電機電動汽車中，使車輛能夠合理控制驅動 力矩、制動力矩，進而實現后車安全跟隨前車，并且通過再生制動控制實現節能控制。本發 明具有操作安全穩定性高、控制準確、力矩分配合理、有效實現節能控制的特點。
[0005] 本發明提供的技術方案為：
[0006] -種四輪輪穀電機電動車自適應巡航控制系統，包括：
[0007] 巡航控制模塊，其基于所述電動車及目標車輛確定的理論安全距離和實際距離之 差與所述電動車及目標車輛之間的相對速度確定巡航模式；
[000引驅動力控制模塊，其基于所選擇的巡航模式對所述電動車進行加速至期望車速； 和
[0009] 制動力控制模塊，其基于所選擇的巡航模式對所述電動車進行減速至期望車速。
[0010] 優選的是，所述巡航模式包括：
[0011] 跟蹤前車巡航模式，其基于所述電動車及目標車輛確定的理論安全距離小于實際 距離，并且所述目標車輛車速低于所述電動車預設車速；
[0012] 定速巡航模式，其基于所述電動車及目標車輛確定的理論安全距離小于實際距 離，并且所述目標車輛車速高于所述電動車預設車速；
[0013] 制動模式，其基于所述電動車及目標車輛確定的理論安全距離大于實際距離，并 且所述目標車輛車速低于所述電動車車速；
[0014] 勻速行駛模式，其基于所述電動車及目標車輛確定的理論安全距離大于實際距 離，并且所述目標車輛車速高于所述電動車車速。
[0015] 優選的是，還包括：
[0016] 在所述跟蹤前車巡航模式中，所述期望車速為所述目標車輛車速；
[0017] 在所述定速巡航模式中，所述期望車速為所述電動車預設車速；
[0018] 在所述制動模式中，基于所述目標車輛車速低于所述電動車預設車速時，所述期 望車速為所述目標車輛車速，基于所述目標車輛車速高于所述電動車預設車速時，所述期 望車速為所述電動車預設車速。
[0019] 優選的是，在所述驅動力控制模塊中，通過所述期望車速與所述電動車車速之差， 采用PID控制器計算出所需的總的驅動力矩，采用等驅動力矩分配方法進行四輪驅動力矩 的分配；
[0020] 在所述制動力控制模塊中，控制器通過電機輸出再生制動力矩或再生制動加機械 制度復合制動對本車進行減速。
[0021] 優選的是，所述理論安全距離。= riKw + 吃-其中，Tl, T2，1'3均為大于0的時間經驗常數，且T = Tl+T2Vset-T3Vrel，T為車間時距，Vset為電動車預設車 速，Vrel = Vxl-VhMt，Vrel為兩車相對速度，Vxl為目標車輛車速，化。St為電動車車速，dmin為靜止 時兩車之間的最小距離。
[0022] 優選的是，所述理論安全距離的計算通過公式
漏出，其 中，T為車間時距，DhMt為兩車實際距離，Vset為電動車預設車速，化。St為電動車車速，Vrel = Vxi-Vhost I ,Vrei為兩車相對速度，Vx功目標車輛車速，a為電動車的加速度，ax功目標車輛的 加速度，dmin為靜止時兩車之間的最小距離，g為重力加速度，y為電動車摩擦系數，e為自然 對數的底數。
[0023] 優選的是，在所述制動力控制模塊中，采用模糊控制方法計算車輛需求的制動力 矩；
[0024] 分別將理論安全距離與兩車實際距離之差A D、兩車相對車速A VW及制動力矩T 轉換為模糊論域中的量化等級；
[0025] 將所述理論安全距離與兩車實際距離之差A D、兩車相對車速A V輸入模糊控制模 型，所述模糊控制模型中的理論安全距離與兩車實際距離之差A D分為7個等級，將兩車相 對車速A V分為7個等級，將制動力矩T分為5個等級；
[0026] 模糊控制模型輸出為制動力矩T;根據所述制動力矩T，控制車輛的制動力矩。
[0027] 優選的是，模糊控制模型控制規則為：
[0028] 當理論安全距離與兩車實際距離之差A D為正且兩車相對速度A V為負時，進入制 動控制，計算本車需求制動力矩并通過再生制動力矩使本車車速降低；當理論安全距離與 兩車實際距離之差A D為負時，不進入制動控制。
[0029] 優選的是，所述理論安全距離與兩車實際距離之差A D的論域為[-30,30]，兩車相 對速度A V的論域為[-20，20]，設定量化因子都為1，制動力矩T的論域為[0，250]。
[0030] 優選的是，所述模糊控制模型中的理論安全距離與兩車實際距離之差AD分為7個 等級，模糊集為{NB，醒，NS，0，PS，PM，PB}，將兩車相對車速A V分為7個等級，模糊集為{NB， NM，NS，0，PS，PM，PB}，將制動力矩T分為5個等級，模糊集為{0，PS，PM，PB，PVB};隸屬函數均 選用S角形隸屬函數。
[0031] 本發明與現有技術相比較所具有的有益效果:本發明綜合考慮理論安全距離與實 際距離之差、兩車相對速度的四輪輪穀電機電動車自適應巡航控制策略，發明了包含理論 安全距離算法、驅動力矩算法、制動力矩控制算法、復合制動控制算法的自適應巡航控制 器，基于化rSim與Matlab/Simulink聯合仿真搭建了仿真模型，應用駕駛模擬器實驗臺，設 計實驗對控制策略進行驗證，通過實驗驗證，結果表明：設計的自適應巡航控制策略能夠合 理控制驅動力矩及制動力矩，采用模糊控制方法計算出車輛需求的制動力矩，充分利用輪 穀電機再生制動的優勢，進行制動能量回收，同時實現了后車安全跟隨前車，保證了本車在 跟隨前車模式、定速巡航模式W及勻速行駛模式之間的切換，并且通過再生制動控制實現 節能控制。
【附圖說明】
[0032] 圖1是自適應巡航控制結構圖。
[0033] 圖2是仿真模型結構框圖。
[0034] 圖3是驅動控制的原理圖。
[0035] 圖4是本發明中針對計算理論安全距離的第一實施例做出的理論安全距離與兩車 實際距離之差A D的隸屬函數。
[0036] 圖5是本兩車相對車速A V的隸屬函數。
[0037] 圖6是制動力矩T的隸屬函數。
[0038] 圖7是模糊特征關系圖。
[