[发明专利]四轮驱动电动汽车路面附着系数估计方法

说明书

一种四轮驱动电动汽车路面附着系数估计方法，属于控制技术领域。本发明的目的是首先提出两种估计策略，设计最终估计器将二者综合，获取方法一利用附着系数在均值以上的点，代入方法二，获取准确有效的路面附着系数估计信息的四轮驱动电动汽车路面附着系数估计方法。本发明步骤是：基于公式法的路面附着系数估计，基于公式变形的路面附着系数估计，算法融合。本发明使估计方法更能应用于复杂多变的工况，适应性更强，附着系数估计值更有效准确。

技术领域

本发明属于控制技术领域。

背景技术

随着电动汽车车载电池、电力电子器件等方面技术的快速发展，电动汽车无论从它的动力性还是经济性方面均逐渐赶超传统的内燃机汽车，必然成为未来汽车市场的主流产品。内燃机汽车因其能源消耗问题和环境污染问题，使其发展遭遇迟缓，电动汽车将是实现两全其美的有效途径。电动汽车的研发被诸多国家提上了议程，中国推行《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020)》，以促进电动汽车更深入的应用于公交、物流、租赁等诸多领域。

我们在享用汽车带来的工作生活上的便利性的同时，也不能忽略交通事故的危险性。每年因汽车安全事故造成的死伤人数仍然维持在一个很高的数量。故而对汽车安全的研究也是近年来的热点。汽车安全包含主动安全与被动安全。主动安全的含义顾名思义即主动采取安全措施，保障汽车在各工况下行驶的安全性能，降低交通事故发生的几率，诸如电子稳定系统、制动防抱死系统以及电子控制制动辅助系统。与主动相对的被动安全指在发生交通事故后，紧急采取措施使得事故的对汽车及车内人员的伤害降到最低。路面附着系数是汽车电子控制中的重要参数，众多汽车子系统需要路面附着系数作为参数参与计算，故而快速准确的获得路面附着系数的信息，对汽车的安全性能大有裨益。

目前测量路面附着系数的诸多方法，根据测量原理的差异可以分为基于原因的Cause-based方法和基于结果的Effect-based方法。Cause-based方法是根据路面的表面粗糙度的不同以及润滑情况的不同进行估计。如通过在汽车前端安装光学传感器提前进行测量。 Effect-based是运用变化的路面附着系数对车辆的运动状态造成的影响来估计附着系数。如通过安装胎面变形传感器对轮胎内表面信号进行检测、安装声学传感器测量轮胎表面噪声以及一些基于模型的估计方法如扩展卡尔曼估计等。当前汽车安全性能研究中路面附着系数估计的很多策略都是以这两种原理为基础衍生而来的。针对四轮驱动电动汽车的路面附着系数信息的获取，主要存在以下几个问题：

1、电动汽车是一个非线性、变量多且耦合、运动机理复杂且含有众多约束的系统，各个变量间的关系错综复杂，路面附着系数的估计是汽车状态中较为复杂的问题。若在汽车形式过程中，路面附着系数信息获取不当，可能会存在安全隐患，甚至造成交通事故。

2、无论是Cause-based还是Effect-based策略中，通过安装传感器来进一步获取路面附着系数的方法都存在着相应的弊端。如光学传感器对工作环境要求十分苛刻，且无法适应复杂多变的工况，识别精度依赖经验，造价高。安装声学传感器的方法需要能量自给，且需要无线传输数据，使得造价过高难以实现商用价值。

根据滑移率-附着系数曲线直接获得路面附着系数的方法存在无法获得复杂混合的路况下附着系数，且准确性存在瑕疵，曲线的走势及数值容易受到汽车行驶中汽车的硬件状态影响。非线性公式拟合法需要车辆工作在较大的滑移率的情况下，以及形成较多样本数据时，才能获得准确的路面附着系数信息。

发明内容

本发明的目的是首先提出两种估计策略，设计最终估计器将二者综合，获取方法一利用附着系数在均值以上的点，代入方法二，获取准确有效的路面附着系数估计信息的四轮驱动电动汽车路面附着系数估计方法。

本发明步骤是：

一、基于公式法的路面附着系数估计：通过HSRI轮胎模型获得准确侧向力信息，获得利用附着系数来间接估计附着系数；

(1)车轮纵向力估计：