專利名稱：一種基于模型的電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛的防抖控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種增加整車駕駛舒適性的防抖控制方法，更具體地，涉及一種提高由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛整車駕駛舒適性的防抖控制方法，在車輛低速急加速、低速急減速時(shí)以及處于特定轉(zhuǎn)速區(qū)間時(shí)通過基于模型的扭矩補(bǔ)償反饋控制來抑制或者減輕電機(jī)引起的車輛抖動(dòng)問題。
背景技術(shù)：
驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為混合動(dòng)力以及純電動(dòng)車的一個(gè)重要的動(dòng)力來源，往往由于設(shè)計(jì)、制造以及控制等原因存在輸出轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)，不僅影響電機(jī)性能、引起振動(dòng)，而且也會(huì)引起整車動(dòng)力總成的振動(dòng)，汽車的振動(dòng)直接作用在人體上，對(duì)汽車的舒適性產(chǎn)生直接的影響。試驗(yàn)證明由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛駕駛過程中，在以下三種工況下車輛抖動(dòng)明顯，駕駛員及乘客感覺明顯不適
(1)為追求加速性能，在車輛起步或低速時(shí)突然急踩油門，此時(shí)對(duì)電機(jī)的扭矩需求會(huì)迅速上升，伴隨電機(jī)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)和振蕩，若沒有合適的電機(jī)扭矩控制方法，駕駛員能明顯感覺到車輛抖動(dòng)和振動(dòng)。(2)低車速工況下，當(dāng)駕駛員為了急減速而猛踩制動(dòng)踏板時(shí)，電機(jī)需求扭矩的迅速下降也會(huì)給駕駛員帶來車輛抖動(dòng)和振動(dòng)的感覺。(3)每輛汽車在制造、組裝完成之后，動(dòng)力系統(tǒng)的共振頻率就固定下來了，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到轉(zhuǎn)速區(qū)間(Vmin，Vmax)內(nèi)，轉(zhuǎn)速的振動(dòng)頻率接近動(dòng)力系統(tǒng)的共振頻率，從而引發(fā)車輛的振動(dòng)，本專利中，把此轉(zhuǎn)速稱為臨界電機(jī)轉(zhuǎn)速，此轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的車速為臨界車速。對(duì)于A級(jí)及以下的小型車該臨界轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的車速在10公里每小時(shí)以內(nèi)(Vmax <10 公里每小時(shí))，因此駕駛員會(huì)感覺到明顯的車輛振動(dòng)。對(duì)于工況(1)和O)，可通過降低扭矩變化率使抖動(dòng)減輕，但是駕駛員的駕駛意圖將被滯后，從而降低車輛的動(dòng)力性(加速工況)或增加制動(dòng)距離(制動(dòng)工況)從而帶來潛在危險(xiǎn)。工況(1)、(2)和(3)也可通過合理匹配動(dòng)力系統(tǒng)懸置的阻尼和剛度，使得共振頻率對(duì)應(yīng)的車速提高到中高速區(qū)，從而減輕駕駛員不舒適的感覺，但如此會(huì)帶來開發(fā)成本的增加， 以及對(duì)其他車輛振動(dòng)噪聲問題的解決帶來負(fù)面影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過基于模型的轉(zhuǎn)速反饋控制方法，以閉環(huán)控制的方式對(duì)電機(jī)的請(qǐng)求扭矩進(jìn)行扭矩補(bǔ)償，從而抑制或減輕車輛在特定工況下的車輛抖動(dòng)和振動(dòng)問題，提高車輛的駕駛舒適性。此處所指的特定工況，包括低速急加速、低速急減速，以及車速穿越動(dòng)力系統(tǒng)共振頻率對(duì)應(yīng)的車速區(qū)間3種工況。本發(fā)明公開了一種抑制電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛在低速急加速、低速急減速以及車速穿越動(dòng)力系統(tǒng)共振頻率對(duì)應(yīng)的車速區(qū)間3種工況下，由電機(jī)抖動(dòng)引起的整車振動(dòng)的控制方法， 以提高車輛在這3種工況下的車輛舒適性。
本發(fā)明所述的控制方法可在電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛的整車控制器中實(shí)現(xiàn)，也可以在驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器中實(shí)現(xiàn)。為了捕捉電機(jī)的抖動(dòng)，首先采用離線仿真的方式對(duì)采集到的轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行分析， 并根據(jù)轉(zhuǎn)速信號(hào)的波動(dòng)特性進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)。然后采用離線分析得到的控制器從實(shí)時(shí)采集到的電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)中將電機(jī)的波動(dòng)信號(hào)(電機(jī)轉(zhuǎn)速的高頻分量)分離出來。最后根據(jù)實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)信號(hào)進(jìn)行力矩反饋補(bǔ)償控制，從而降低轉(zhuǎn)速波動(dòng)頻率及幅值，達(dá)到抑制車輛抖動(dòng)的目的。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛的防抖控制方法，其特征在于，包括以下步驟
第一步、電機(jī)扭矩請(qǐng)求根據(jù)加速踏板信號(hào)獲得駕駛員原始的扭矩請(qǐng)求 ；，并對(duì)該請(qǐng)求扭矩進(jìn)行上下限Tmin，Tfflax限制后得到最終的電機(jī)扭矩請(qǐng)求；
第二步、電機(jī)轉(zhuǎn)速積分估算將車輛受到的阻力等效為電機(jī)的外界負(fù)載，通過第一步的電機(jī)扭矩減去當(dāng)前的負(fù)載扭矩得到有效加速扭矩，有效加速扭矩與電機(jī)的加速度成正比例關(guān)系，因此加速度的積分乘以一個(gè)固定的比例系數(shù)即為電機(jī)轉(zhuǎn)速， 由此通過一個(gè)積分環(huán)節(jié)再乘以相應(yīng)的比例系數(shù)即可得到電機(jī)的估算轉(zhuǎn)速值；即
G =I^T" fTdh,其中T表示有效加速扭矩，Al為整車慣量，為估算車速； M^2π ‘
第三步、轉(zhuǎn)速誤差阻力扭矩負(fù)反饋估算將第二步的估算轉(zhuǎn)速減去電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速作為轉(zhuǎn)速誤差得到估算阻力扭矩并作為當(dāng)前的負(fù)載扭矩反饋到第二步；即
J ^ (V-￥ )*Α2，其中，f表示當(dāng)前阻力，Α2表示比例系數(shù)，r表示當(dāng)前車速表亍
有第二步得到的估算車速；
第四步、低通濾波采用一個(gè)低通濾波器對(duì)第三步所述的轉(zhuǎn)速誤差濾波得到轉(zhuǎn)速估計(jì)的穩(wěn)態(tài)誤差值，并用第三步所述的轉(zhuǎn)速誤差減去該穩(wěn)態(tài)誤差值，得到僅包含動(dòng)態(tài)分量
的電機(jī)轉(zhuǎn)速估計(jì)誤差值；即0=其中表示轉(zhuǎn)速誤差瞬態(tài)值， O表示轉(zhuǎn)速誤差；
第五步、轉(zhuǎn)速差扭矩補(bǔ)償輸出根據(jù)第四步所述的電機(jī)轉(zhuǎn)速估計(jì)值乘上一個(gè)與電機(jī)轉(zhuǎn)速誤差相關(guān)的增益，計(jì)算得到電機(jī)扭矩補(bǔ)償值，即:r2 = (r-r〔丨)、’其中表亍轉(zhuǎn)速誤差
瞬態(tài)值，(V-Vn)表示瞬態(tài)誤差，T2表示補(bǔ)償扭矩，最后將該補(bǔ)償值與駕駛員請(qǐng)求的電機(jī)扭
矩值算術(shù)相加，通過控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN送給電機(jī)控制器作為最終的電機(jī)扭矩請(qǐng)求指令。本發(fā)明可分別用于以下三種場合 工況(1)、車輛起步加速或低速急加速
必要的輸入信號(hào)包括電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、制動(dòng)踏板信號(hào)(模擬量)或制動(dòng)燈信號(hào)(開關(guān)量)、加速踏板信號(hào)。工況(2)、車輛低速急減速
必要的輸入信號(hào)包括電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、制動(dòng)踏板信號(hào)(模擬量) 工況(3)、車速穿越動(dòng)力系統(tǒng)共振頻率對(duì)應(yīng)的車速區(qū)間
由于整車各個(gè)零部件在制造及組裝環(huán)節(jié)存在著差異，因此不同車輛的臨界轉(zhuǎn)速不盡相同，并且在臨界轉(zhuǎn)速的測量過程中也存在著誤差，為了使得提高電機(jī)在臨界轉(zhuǎn)速下的控制效果，可以遵循以下原則選取扭矩補(bǔ)償功能開啟的轉(zhuǎn)速區(qū)間
(a).該區(qū)間覆蓋所有該車型的臨界轉(zhuǎn)速
(b).該區(qū)間范圍應(yīng)盡可能小，因?yàn)榕ぞ匮a(bǔ)償方法從扭矩需求角度上來講還是改變了駕駛者意圖。一旦電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)入上述設(shè)置的轉(zhuǎn)速區(qū)間，且駕駛員有扭矩需求時(shí)，扭矩補(bǔ)償功能開啟，否則該功能關(guān)閉。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明解決了電力驅(qū)動(dòng)車輛由于電機(jī)抖動(dòng)引起的車輛抖動(dòng)問題。通過基于模型的轉(zhuǎn)速反饋控制方法，以閉環(huán)控制的方式對(duì)電機(jī)的請(qǐng)求扭矩進(jìn)行扭矩補(bǔ)償，從而抑制或減輕車輛在特定工況下的車輛抖動(dòng)和振動(dòng)問題，提高車輛的駕駛舒適性。


圖1為轉(zhuǎn)速波動(dòng)補(bǔ)償扭矩計(jì)算邏輯框圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的主要處理邏輯及技術(shù)方案如圖1所示
電機(jī)扭矩請(qǐng)求根據(jù)加速踏板信號(hào)獲得駕駛員原始的扭矩請(qǐng)求 ；，并對(duì)該請(qǐng)求扭矩進(jìn)行上下限Tmin，Tfflax限制后得到最終的電機(jī)扭矩請(qǐng)求。電機(jī)轉(zhuǎn)速積分估算本模塊通過基于模型的方法來估計(jì)電機(jī)轉(zhuǎn)速，即將車輛受到的阻力等效為電機(jī)的外界負(fù)載，通過建立電機(jī)的等效動(dòng)力學(xué)模型來估算電機(jī)轉(zhuǎn)速。模塊的輸入信號(hào)為有效加速扭矩，其可以通過當(dāng)前的電機(jī)驅(qū)動(dòng)扭矩減去當(dāng)前的負(fù)載扭矩得到。有效加速扭矩與電機(jī)的加速度成正比例關(guān)系，因此加速度的積分乘以一個(gè)固定的比例系數(shù)即為電機(jī)轉(zhuǎn)速。由此通過一個(gè)積分環(huán)節(jié)再乘以相應(yīng)的比例系數(shù)即可得到估算的電機(jī)轉(zhuǎn)速值。
權(quán)利要求
1. 一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛的防抖控制方法，其特征在于，包括以下步驟 第一步、電機(jī)扭矩請(qǐng)求根據(jù)加速踏板信號(hào)獲得駕駛員原始的扭矩請(qǐng)求 ；，并對(duì)該請(qǐng)求扭矩進(jìn)行上下限Tmin，Tfflax限制后得到最終的電機(jī)扭矩請(qǐng)求；第二步、電機(jī)轉(zhuǎn)速積分估算將車輛受到的阻力等效為電機(jī)的外界負(fù)載，通過第一步的電機(jī)扭矩減去當(dāng)前的負(fù)載扭矩得到有效加速扭矩，有效加速扭矩與電機(jī)的加速度成正比例關(guān)系，因此加速度的積分乘以一個(gè)固定的比例系數(shù)即為電機(jī)轉(zhuǎn)速， 由此通過一個(gè)積分環(huán)節(jié)再乘以相應(yīng)的比例系數(shù)即可得到電機(jī)的估算轉(zhuǎn)速值；即ητ^mmmm,α 為整車慣量Γ力估算車速；第三步、轉(zhuǎn)速誤差阻力扭矩負(fù)反饋估算將第二步的估算轉(zhuǎn)速減去電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速作為轉(zhuǎn)速誤差得到估算阻力扭矩并作為當(dāng)前的負(fù)載扭矩反饋到第二步；即f = {￥-￥,)*Α2，其中，f表示當(dāng)前阻力，A2表示比例系數(shù)，廠表示當(dāng)前車速，％表示有第二步得到的估算車速；第四步、低通濾波采用一個(gè)低通濾波器對(duì)第三步所述的轉(zhuǎn)速誤差濾波得到轉(zhuǎn)速估計(jì)的穩(wěn)態(tài)誤差值，并用第三步所述的轉(zhuǎn)速誤差減去該穩(wěn)態(tài)誤差值，得到僅包含動(dòng)態(tài)分量的電機(jī)轉(zhuǎn)速估計(jì)誤差值；即②=(F-D-MMF-V0)，其中表示轉(zhuǎn)速誤差瞬態(tài)值，表示轉(zhuǎn)速誤差；第五步、轉(zhuǎn)速差扭矩補(bǔ)償輸出根據(jù)第四步所述的電機(jī)轉(zhuǎn)速估計(jì)值乘上一個(gè)與電機(jī)轉(zhuǎn)速誤差相關(guān)的增益，計(jì)算得到電機(jī)扭矩補(bǔ)償值，即Γ2 = (F-F0) *ω ,其中表亍轉(zhuǎn)速誤差瞬態(tài)值，(F-D表示瞬態(tài)誤差，Τ2表示補(bǔ)償扭矩，最后將該補(bǔ)償值與駕駛員請(qǐng)求的電機(jī)扭矩值算術(shù)相加，通過控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN送給電機(jī)控制器作為最終的電機(jī)扭矩請(qǐng)求指令。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于模型的電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛的防抖控制方法，包括電機(jī)扭矩請(qǐng)求步驟、電機(jī)轉(zhuǎn)速幾根估算步驟、轉(zhuǎn)速誤差阻力扭矩負(fù)反饋估算步驟以及低通濾波步驟，其解決了電力驅(qū)動(dòng)車輛由于電機(jī)抖動(dòng)引起的車輛抖動(dòng)問題。通過基于模型的轉(zhuǎn)速反饋控制方法，以閉環(huán)控制的方式對(duì)電機(jī)的請(qǐng)求扭矩進(jìn)行扭矩補(bǔ)償，從而抑制或減輕車輛在特定工況下的車輛抖動(dòng)和振動(dòng)問題，提高車輛的駕駛舒適性。減少甚至消除了在啟動(dòng)加速及低速急加速、低速急減速、車速穿越動(dòng)力系統(tǒng)共振頻率對(duì)應(yīng)的車速區(qū)間時(shí)的車輛抖動(dòng)問題三種工況下的車輛抖動(dòng)問題。給出了一種在不犧牲車輛動(dòng)力性與制動(dòng)性的前提下解決車輛抖動(dòng)問題的途徑。
文檔編號(hào)B60W30/20GK102336191SQ20111018639
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月5日
發(fā)明者張臻, 牛敬彬, 陳雷, 高曉杰 申請(qǐng)人:昆山力久新能源汽車技術(shù)有限公司