[发明专利]一种车辆状态估计方法

说明书

本发明公开一种车辆状态估计方法，目的在于寻找更为有效的车辆状态估计的实现方案，其包括如下步骤：根据四轮独立驱动电动汽车的运动学特性，搭建七自由度车辆模型；对所述七自由度车辆模型进行简化，得到适用于估计器的离散模型，进一步改进得到只含白噪声的扩展状态方程；采用Kalman滤波算法，对状态进行估计。本发明通过调整车辆七自由度运动学模型，并基于此改进模型设计了Kalman估计方法，可以有效处理非高斯噪声的模型误差与测量误差，克服了现有四轮独立驱动电动汽车在控制上存在的不足，可以更加精确地估计车辆状态。

技术领域

本发明涉及汽车控制技术领域，特别是涉及一种车辆状态估计方法。

背景技术

在交通安全问题突出、全球能源稀缺、污染问题全球性扩张的时代背景下，电动汽车关键性技术的开发，已经成为各个国家面临的重要课题。现有电动汽车从驱动方式上区分，主要包括集中驱动式电动汽车和分布式驱动电动汽车。

集中驱动式电动汽车通过变速器、减速器等机械传动装置，将电动机输出力矩，传递到左右车轮驱动汽车行驶，其操作实现技术成熟、安全可靠，但存在体积较重，效率相对不高等不足。

分布式驱动电动汽车每个车轮的驱动转矩可单独控制，各个驱动轮之间的运动状态相对独立，与集中驱动式电动汽车相比，其在动力学控制、整车结构设计、能量效率及其它性能方面均有很多优点。

其中，四轮独立驱动的轮毂电机控制技术是目前分布式驱动电动汽车领域最具潜力的一种科技手段。但是，依然存在多执行器耦合、无法精准估计车辆状态参数等控制难题，使得四轮独立驱动电动汽车的控制问题成为一项新的挑战。

可见，现有四轮独立驱动电动汽车在控制上存在不足，无法精准估计车辆状态参数，特别是常常被视为高斯白噪声的模型建模误差与传感器测量误差，因此，需要提供更加优化的车辆状态估计方法。

发明内容

为了寻找更为有效的车辆状态估计的实现方案，本发明提供一种车辆状态估计方法包括如下步骤：

S1:搭建七自由度车辆模型，所述七自由度车辆模型包括整车纵向运动动力学方程、整车横向运动动力学方程、整车横摆运动动力学方程，其中：

所述整车纵向运动动力学方程为：

所述整车横向运动动力学方程为：

所述整车横摆运动动力学方程为：

式中，m为车辆的质量，

x、y为车辆质心在车辆坐标系下的纵向、横向坐标，

为车辆质心在车辆坐标系下的纵向、横向速度，

为车辆质心在车辆坐标系下的纵向、横向加速度，

ψ代表车辆横摆角，

为ψ的二阶导，即车辆横摆角加速度，

F_xij和F_yij分别代表车辆的纵向与横向力，下标i、j分别取值为1、2，i对应代表前后轮，j对应代表左右轮，

δ代表前轮转角，

I_z表示车辆的转动惯量，

a代表前轴距，

b代表后轴距，

c代表1/2轮距；

S2:对所述七自由度车辆模型进行简化，得到适用于估计器的离散模型，具体包括如下步骤：