鄧元望+吳浩+陳宇+鄭潮雄

摘 要：為確保加速踏板信號(hào)的可靠性，采用非接觸式霍爾傳感器作為電子加速踏板位置傳感器，對(duì)踏板位置傳感器信號(hào)提出一種改進(jìn)的一階低通濾波算法，進(jìn)行2次濾波消除信號(hào)突變，并結(jié)合電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)特性對(duì)加速踏板位置傳感器信號(hào)進(jìn)行故障診斷.通過建立踏板信號(hào)控制模型仿真，測(cè)試了整個(gè)控制過程的可靠性.結(jié)果表明，踏板信號(hào)出現(xiàn)毛刺及過高、過低或同步誤差較大等異常時(shí)能準(zhǔn)確判斷出各種故障狀態(tài)，該控制方式可滿足純電動(dòng)汽車電子加速踏板可靠性控制的要求.

關(guān)鍵詞：純電動(dòng)汽車；加速踏板信號(hào)；一階低通濾波；故障診斷；可靠性

中圖分類號(hào)：TM912.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： In order to ensure the reliability of the accelerator pedal signal， non-contact Hall sensor was adopted as an electronic accelerator pedal position sensor. In order to ensure the acceleration pedal signal reliability with a non-contact Hall sensor as the electronic accelerator pedal position sensor and the pedal position sensor signal， an improved first-order low-pass filtering algorithm was proposed and combined with the motor driving characteristics of the accelerator pedal position sensor signal fault diagnosis. Through the establishment of the pedal signal control simulation model， the reliability of the whole control process was tested. The results have shown that pedal signal glitches， too high， too low or synchronous error can accurately identify various fault conditions. This control method can meet the reliability control requirements of pure electric automobile electronic acceleration pedal.

Key words：pure electric vehicles； accelerator pedal signals；first order low-pass filter；fault diagnosis；reliability

純電動(dòng)汽車行駛過程中，駕駛員的意圖大多是通過操作加速踏板來實(shí)現(xiàn)，加速踏板信號(hào)的及時(shí)、準(zhǔn)確響應(yīng)是滿足駕駛員良好操控性能要求的重要環(huán)節(jié).作為整車控制的關(guān)鍵輸入信號(hào)，加速踏板信號(hào)的準(zhǔn)確性和可靠性是行車安全的必要保證[1].

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)加速踏板信號(hào)可靠性控制研究較少，對(duì)此的相關(guān)研究主要集中在防誤踩加速踏板信號(hào)的檢測(cè)識(shí)別[2-4]、加速踏板信號(hào)的濾波處理[5-7]以及故障診斷策略[8].文獻(xiàn)[5]通過設(shè)定防抖限值與連續(xù)2次加速踏板信號(hào)采樣差值比較對(duì)加速踏板信號(hào)進(jìn)行平滑和防抖處理，同時(shí)采用算術(shù)平均和加權(quán)平均的方法對(duì)踏板信號(hào)進(jìn)行濾波.文獻(xiàn)[6]提出了限幅濾波和中位值平均濾波的聯(lián)合濾波方法，實(shí)質(zhì)上此方法是一種防脈沖擾動(dòng)中位值濾波算法，對(duì)于加速踏板信號(hào)中偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾，能有效消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差.文獻(xiàn)[7]提出一種智能濾波算法，通過加速踏板開度在不同范圍內(nèi)相應(yīng)調(diào)整一階低通濾波系數(shù)，來保證濾波的靈敏度和平穩(wěn)度.文獻(xiàn)[8]提出混合動(dòng)力汽車踏板信號(hào)處理相關(guān)方法，進(jìn)行兩路加速踏板信號(hào)并行處理和同步異常處理，將信號(hào)的故障診斷錯(cuò)誤類型進(jìn)行細(xì)分并且編寫了相應(yīng)故障診斷代碼.以上研究大多集中在傳統(tǒng)接觸式電位計(jì)式加速踏板位置傳感器，而電位計(jì)傳感器在工作過程中有機(jī)械磨損，其可靠性和耐久性相對(duì)非接觸式加速踏板位置傳感器較差[9].對(duì)加速踏板信號(hào)的濾波算法多針對(duì)偶然噪聲干擾的消除和數(shù)據(jù)的平滑處理，而對(duì)周期性干擾信號(hào)濾波考慮較少，現(xiàn)有的一階低通濾波對(duì)周期性噪聲干擾有很好的抑制作用，但是沒有兼顧消除信號(hào)中的偶然抖動(dòng).同時(shí)，對(duì)加速踏板信號(hào)的故障診斷多是對(duì)加速踏板信號(hào)大于設(shè)定門限值且持續(xù)時(shí)間超過設(shè)定時(shí)間后直接將加速踏板信號(hào)輸出作零處理，而忽略了加速踏板從錯(cuò)誤狀態(tài)到正確狀態(tài)時(shí)，加速踏板信號(hào)會(huì)從之前的零突變到當(dāng)前的信號(hào)值，導(dǎo)致加速踏板信號(hào)的突變，對(duì)平順性造成嚴(yán)重影響.

針對(duì)上述問題，本文以某純電動(dòng)汽車為研究對(duì)象，采用非接觸式霍爾傳感器的加速踏板可靠性控制進(jìn)行研究，對(duì)加速度踏板信號(hào)采用動(dòng)態(tài)調(diào)整濾波系數(shù)一階低通濾波算法和限幅消抖兩次濾波，并對(duì)相應(yīng)的傳感器信號(hào)進(jìn)行故障診斷，最后通過建模仿真對(duì)可靠性控制進(jìn)行驗(yàn)證.1 非接觸式霍爾傳感器原理

目前采用的電子加速踏板，主要由踏板機(jī)械結(jié)構(gòu)、位置傳感器以及線路和相關(guān)附件組成.電子加速踏板通過位置傳感器采集當(dāng)前踏板位置信號(hào)傳送給整車控制器進(jìn)行運(yùn)算處理后，通過CAN總線發(fā)送給電機(jī)控制器進(jìn)而精確控制電機(jī)扭矩輸出.本文采用的非接觸式加速踏板位置傳感器是一種霍爾效應(yīng)（芯片）式旋轉(zhuǎn)位置傳感器，其主要由磁鐵和霍爾IC芯片組成，霍爾IC芯片安裝在加速踏板的芯軸上固定不動(dòng)，2個(gè)磁鐵安裝在加速踏板的旋轉(zhuǎn)部件上，可隨加速踏板一起動(dòng)作.為保證信號(hào)的可靠，純電動(dòng)汽車電子加速踏板一般采用冗余設(shè)計(jì)，在加速踏板芯軸上安裝了2個(gè)霍爾IC芯片，相當(dāng)于2個(gè)加速踏板位置傳感器.工作時(shí)，隨著當(dāng)前踏板位置（α）的變化，與加速踏板聯(lián)動(dòng)的永久磁鐵隨加速踏板的動(dòng)作而一起旋轉(zhuǎn)，改變磁鐵與霍爾元件之間的相對(duì)位置，從而改變了磁力線射入霍爾元件的角度，也就改變了霍爾元件輸出的電壓值[10].