罗 石，郑 超，朱长顺

基于惯性补偿和MEMS的纯电动汽车坡道识别研究∗

罗 石1，郑 超1，朱长顺2

(1.江苏大学汽车与交通工程学院，镇江 212013；2.江苏大学机械工程学院，镇江 212013)

本文中引入了基于惯性补偿和MEMS系统的坡道识别原理。采用惯性补偿法分解出MEMS三轴加速度计中的重力加速度分量，并利用它来修正MEMS陀螺仪模块的三轴角速度。通过四元数来表示车载坐标系与惯性坐标系的旋转关系，再将其转换为欧拉角，即可解算出电动汽车当前的坡道角。实车试验结果表明，这种算法精度高，实时性好，易于MCU实现。

电动汽车；坡道识别；惯性补偿；卡尔曼滤波；MEMS陀螺仪；MEMS加速度计

前言

结合坡道角能精确控制电机输出转矩，有效解决电动汽车坡道起步驱动力矩不足、坡道溜车等问题[1]；能设计符合坡道行驶规律的电动汽车AMT换挡策略，避免坡道频繁换挡；能设计出高效率的能量回收系统。由此可见，处理好坡道工况对电动汽车的安全性、经济性和舒适性有非常重要的意义。关于坡道识别的研究，有根据汽车纵向动力学设计出的坡道识别方法[2]，有利用传感器实测的纵向加速度与车速差分获得的加速度之间的差异设计出的基于加速度区间判断的坡道识别方法[3]，也有将汽车动力学原理与通过CAN总线获得发动机的转矩与转速相结合而设计出的坡道识别算法[4]。本文中则采用惯性补偿法获得重力加速度在车载坐标系三轴的分量，利用重力加速度向量的方向不变性，通过四元数姿态解算算法实时修正电动汽车的坡道角，可准确识别出电动汽车所处的坡道。……