纯电动轿车动力总成控制系统的研究.kdh
3.1 加速踏板控制策略
3.1.1 正常状态下加速踏板的输出 加速踏板信号是整车最重要的模拟信号之一，其反映了司机的驾驶意图，直接关系车辆控制器 PTCM 对电机控制器 DMCM 送出的扭矩指令，如果该信号出错，将导致车辆失控，甚至出现严重安全问题，鉴于其重要性，本文对纯电动汽车的电子油门采用了两组传感器，以增加系统冗余度，如图 3-2，3-3 所示，两组传感器的信号特征是不同的，这样做的好处在于可以增加故障诊断逻辑，不同物理信号特征的传感器输入得出的结果应该是一致的，增加系统的严谨性，若其中一传感器出现故障时，可单独启用另一传感器。
动力总成对加速踏板信号的处理，需要考虑 1）整车对加速踏板响应的要求；2）对输入信号模拟量如何进行处理。在 PTCM 的硬件采样电路中，对传感器的输入信号可采用 5ms、10ms、50ms 等不同等级的采样频率，对图 3－3 中的两组加速踏板传感器 PPS1 及 PPS2，PTCM采用了最高等级的频率 5ms 采样，即每秒采集 200 个输入信号，这对于驾驶员的动作响应及硬件诊断已经足够。在控制程序中，PTCM 不断的对这 5ms 的中断信号进行监测，只要原始信号出现任何异常，PTCM 立即能发现。由于传感器为模拟信号输入，在电动汽车的使用环境里，模拟信号易受干扰造成脉冲尖锋而超限溢出，由于加速踏板的运动是连续的，为了过滤脉冲干扰，对当前加速踏板 APP (k)的值采用了增量式调节的方式，即
其中ΔAPP(k)的值有正有负，为防止脉冲干扰，对加速踏板输入信号的增量ΔAPP(k)采用限步长的处理方式，将当前的增长量与标定的步长增长量限制值maxΔAPP(k)相比较，若 小于步长限制，则保持原值输出，若超出限制值，则以最大步长增长量maxΔAPP(k)输出。maxΔAPP(k)为预先存储于非易失性存储器里对于每一采样周期内加速踏板的最大变化量，需要由标定来确定。
为了防止干扰，导致不正常的值出现，确保行车安全，必须对加速踏板的最终输出量进行幅值上下限处理，本文在控制程序里对加速踏板的值进行逻辑门限制。设minAPP，maxAPP为标定的加速踏板 0～100％开度对应的最小值最大值，若输出的 APP (k)超出minAPP ～maxAPP 的范围，则取边界值。
经过上述处理，可分别得到两个驾驶踏板的输入值 APP1 ( k)及 APP2( k)，动力总成控制程序里所应采用的加速踏板的值是对两个传感器输入综合处理的结果，为此引入权系数。
设APP1_Wgh，APP2 _Wgh分别为传感器1及传感器2对应的权系数，令APP1_Wgh+ APP2_Wgh=1；根据故障标志位，确定APP1、APP2信号的权系数，以决定两信号对最终加
速踏板位置的贡献。如果所有标志位都未树立，即正常情况下，APP1 ( k)= APP2(k)，APP1_Wgh= APP2_Wgh =1/2，最终送出的加速踏板值为
3.1.2 加速踏板信号的诊断与失效处理 在采用传感器信号进行控制算法前，电控系统必须对每一个传感器的输入信号进行诊断，只有正常的信号才能为控制程序所用。本系统采用两组加速踏板传感器，增加了信号诊断的复杂性，但若采用适当的诊断策略将更能提高系统的可靠性，为此本文研究了电路诊断及合理性诊断的策略。
⑴ 加速踏板传感器的开路短路检查
读入加速踏板传感器的两个电位计信号的原始值 PPS1、PPS2(Pedal Position Sensor)；对每个电位计读入信号进行有效性检查，即看输入信号是否在各自的正常范围(93%*Vref~7%*Vref，具体值需通过标定决定)，以确定传感器是否短路或断路。引入故障计数器 OutOfRng1 和 OutOfRng2，当 APP1、APP2 信号超出正常范围，信号值取边界值，相应的故障计数器增加一个标定量值 Cont_OORUp；如果 APP1、APP2 信号没有越界，则相应故障计数器减去一个标定量值 Cont_OORDown。并对故障计数器进行范围限制，以免溢出，即0～标定上界。
⑵ 加速踏板传感器的复位和复位相关性检查 ⅰ、将两个电位计信号 APP1、APP2 进行可比性转化，如将 APP2 信号化成和 APP1 信号具有相同的偏移量和相同的斜率，以利于两个信号具有可比性（可以通过标定 Map 图直接查找对应的 APP1 值）；
ⅱ、其次自学习最小信号值，将读入信号和储存的两个最小值 MinAPP1、MinAPP2（初值通过标定处理）进行比较，如果小于储存值，用当前值替换储存值。同时将学习的最小值作为新的起点值。（最小值的学习，可以用于处理以后的踏板信号）；
ⅲ、检查各自最小信号值是否是有效的最小机械位置 MSV1、MSV2（Minimum MechanicalPosition），引入故障计数器 OutOfMSV1 和 OutOfMSV2，无效时，相应故障计数器增加一个标定量值 Cont_OORUp，反之则减去一个标定量值 Cont_OORDown。并对故障计数器进行范围限制，以免溢出。
ⅳ、进行最小值关联性检查，引入关联故障计数器 OutOfCor12。如果 MINAPP1 和MINAPP2 的差别超过标定容忍极限 MINTOL（| MINAPP1－MINAPP2| ⑶ 加速踏板传感器对应位置相关性检查 通过 MINAPPx 将相应的加速踏板信号 APPx 转换成各自对应的加速踏板开度 APP1D、APP2D，引入关联故障计数器 DIS12。如果 APP1D 和 APPSD 的差别超过标定容忍极限 DTOL，计数器增加一个标定量值 Cont_OOCUp，反之，则减去一个标定量值 Cont_OOCDown。同时对故障计数器进行范围限制，以免溢出。 ⑷ 树立相应故障标志位，决定权系数 将 6 个故障计数器和各自的阈值进行比较，确定是否该树立相应的故障标志位APP1_OOR_Flag、APP2_OOR_Flag、APP12_Cor_Flag，和相应的 Service_Soon_Flag。同时检查加速踏板传感器信号是否正常变化，如果加速踏板长期保持在一个值，则竖立相应故障标志位 APP1_Fail_Flag 和 APP2_Fail_Flag。 APP1、APP2 对应的权系数分别为 APP1_Wgh、APP2_Wgh；根据故障标志位，确定 APP1、APP2 信号的权系数，以决定两信号对最终加速踏板位置的贡献。如果所有标志位都未树立， 则 APP1_Wgh=APP2_Wgh =1/2；如果 APP1_OOR_Flag 或 APP1_Fail_Flag 树立，则 APP1 的系数 APP1_Wgh 为 0；APP2 的性能故障标志位没有竖立，同时关联故障标志位放倒，则 APP2的权系数 APP2_Wgh 为 1，反之则 APP1_Wgh 为 1；如果两个信号都未越界，出现关联故障标志位，则对应加速踏板位置小的权值为 1。(也可取 Wx＝F(OutOfRngx、OutOfMSVx、OutOfCor12、DIS12)，这样权系数变化更多)。 图 3－4、3－5、3－6、3－7、3－8 表示了对加速踏板的诊断控制逻辑。