四轮独立驱动电动汽车车速估计研究.pdf

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1、第9期机械设计与制造2013年9月MachineryDesign&Manufacture83四轮独立驱动电动汽车车速估计研究宗新怡，李刚1,2邓伟文(1．吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室，吉林长春130025；2．辽宁工业大学汽车与交通工程学院，辽宁锦州121001)摘要：针对四轮独立驱动电动汽车四轮转矩易于获得的特点，基于无轨卡尔曼滤波(uKF)理论设计了四轮独立驱动电动汽车纵向车速和侧向车速估计算法。该算法利用纵向加速度、侧向加速度和横摆角速度等低成本传感器测量信号，采用带有HSRI轮胎的具有纵向、侧向和横

2、摆运动的非线性三自由度估算模型，安现对四轮独立驱动电动汽车的纵向车速、侧向车速的实时估算。仿真实验结果表明：算法能够准确估算四轮独立驱动电动汽车纵向车速和侧向车速。关键词：四轮独立驱动；电动汽车；车速估计；UKF中图分类号：TH16；U469．72文献标识码：A文章编号：1001—3997(2013)09—0083—03StudyonVelocityEstimationforFour-WheelIndependentDriveElectricVehicleZONGXin-yi，LIGang，DENGWei-wen(

3、1．StateKeyLaboratoryofAutomotiveSimulationandControl，JilinUniversity，JilinChangchun130025，China；2．CollegeofAutomobileandTraficEngineering，LiaoningUniversityofTechnology，LiaoningJinzhou121001，China)Abstract：The／ourwheeltorqueiseasytOgetinthefour--wheelindepende

4、ntdriveelectricvehicleandthevehiclevelocityestimationWasstudiedbyUnscentedKalmanFilter(UKF)．ThevelocityestimationalgorithmmadeUSeofthelongitudinalacceleration，andlateralaccelerationandyawratesignalsmeasuredbylowcostsel~ors．3一DOFvehicleestimationmodelwiththeHSR

5、Itiremodelcused．ThealgorithmWasverifedbysimulationexperiment．TheresultsshowedthatthelongitudinalvelocityandlateralvelocitywereestimatedaccuratelyusingthealgorithmKeyWords：ElectricVehicle；VelocityEstimation；UKF1引言2车辆估算模型四轮独立驱动电动汽车四轮驱动力矩独立可控，转矩转速估算模型采用具有纵向、侧向和横摆

6、运动的三自由度车辆易于测得，因此在稳定性、节能和主动安全方面f相对于传统汽车模型。在ISO车辆坐标系下，估算模型，如图1所示。作如下假设：具有显著的控制优势。而四轮独立驱动电动汽车车速的准确估计(t)车辆质心和坐标系原点重合；(2)忽略悬架对车辆垂直运动的是实现整车良好控制的前提。汽车状态估计方面广泛应用卡尔曼滤影响；(3)忽略车辆的俯仰和侧倾运动；(4)忽略纵向滚动阻力的波理论设计状态观测器，由于主要是针对传统汽车的状态估计，影响。车辆简化为只有纵向、侧向和横摆运动的三自由度模型。对于轮胎纵向力的计算采用线性或者

7、非线性轮胎模型。文献绐出了卡而曼滤波理论知识的介绍，卡而曼滤波(KF)适用于解决线性系统问题，扩展卡尔曼(EKF)和无轨卡尔曼滤波(UKF)都能解决非线性系统问题，控制输入量的增加有助于估算精度的提高。EKF需要求解较为繁琐的雅克比矩阵且精度不如UKF的uT变换高。根据四轮独立驱动电动汽车转矩易于测得的优势，设计了基于UKF理论的车辆状态估计算法。建立了具有纵向、侧向和横摆三自由度非线性车辆估算模型，采用HSRI轮胎模型计算轮胎图1三自由度车辆估算模型的侧向力，利用四轮独立驱动电动汽车转矩易于获得的优势来计Fig．

8、1ThreeDegreesofFreedomEstimationModelVehicles算轮胎纵向力，结合纵向加速度、侧向加速度、横摆角速度及转角三自由车辆模型动力学方程如下：yr(1)传感器等低成本传感器信号，基于UKF理论对其纵向、侧向车速进行估计，并通过仿真实验对算法进行验证。Vy一Vr+(2)来稿日期：2012—11-30基金项目：国家863项目资