一种基于电动汽车电驱系统的扭振控制方法

文档序号:111216 发布日期:2021-10-19 浏览:58次 >En<

阅读说明:本技术 一种基于电动汽车电驱系统的扭振控制方法 (Torsional vibration control method based on electric driving system of electric vehicle ) 是由 林雨婷 陈健 刘立 李华 王志斌 蒋飞 陈曦 向阳 于 2021-05-31 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种基于电动汽车电驱系统的扭振控制方法,其利用电机模型转速与电机实际转速的差值乘以抗扭振补偿系数来得到抗扭振补偿扭矩,进而修正电机目标扭矩。电机模型转速为无扭振影响的电机理论转速,将电机实际转速与电机模型转速对比,进而作为修正依据,使电机实际转速尽可能的接近电机模型转速,该修正依据准确,扭矩修正及时,能提高整车的驾驶平顺性。(The invention discloses a torsional vibration control method based on an electric automobile electric driving system, which obtains torsional vibration compensation torque by multiplying the difference value between the model rotating speed and the actual rotating speed of a motor by a torsional vibration compensation coefficient, and further corrects the target torque of the motor. The motor model rotating speed is the theoretical rotating speed of the motor without torsional vibration influence, the actual rotating speed of the motor is compared with the rotating speed of the motor model, and then the actual rotating speed of the motor is used as a correction basis to be close to the rotating speed of the motor model as far as possible, the correction basis is accurate, the torque correction is timely, and the driving smoothness of the whole vehicle can be improved.)

一种基于电动汽车电驱系统的扭振控制方法

技术领域

本发明属于电动汽车控制领域,具体涉及一种基于电动汽车电驱系统的扭振控制方法。

背景技术

电动汽车电驱系统在车辆动态行驶时可以简化为单质量弹簧系统。当车辆行驶工况有剧烈变化时,会造成转速振荡冲击,引起车辆前后抖动,产生扭振。扭振控制即通过扭矩干预达到减少或弱化消除这种振荡,以使驾驶员不能察觉,或者在驾驶员可接受的范围内。

CN106740272A公开了一种纯电动汽车的低速抖动控制方法、装置及纯电动汽车,其根据电机输出轴的转速判断纯电动汽车是否发生低速抖动;当纯电动汽车发生低速抖动时,控制电机输出轴的转速维持在预设范围内,进而更好地抑制纯电动汽车的低速抖动;具体为:根据预先存储的电机输出轴的转速改变量与电机的输出转矩改变量的对应关系,确定与当前获取的所述电机输出轴的转速与所述预设范围的上限值或者下限值之差的绝对值对应的输出转矩改变量,将电机的输出转矩减小或者增大所述输出转矩改变量,从而有效地将电机输出轴的转速调整到预设范围之内。这种方法是在纯电动汽车发生低速抖动时才进行扭矩修正使电机输出轴的转速维持在预设范围内,扭矩修正存在延时,并且电机输出轴的转速维持在预设范围内,驾驶员仍可能感受到不平顺性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电动汽车电驱系统的扭振控制方法,以有效的对扭振进行控制,提高整车的驾驶平顺性。

本发明所述的基于电动汽车电驱系统的扭振控制方法,包括:

读取t时刻的电机模型转速MotSpdMod(t)、电机实际转速MotSpd(t)、电机实际扭矩M(t)、制动主缸压力P(t)和车辆所在道路的坡度slope(t)

根据所述坡度slope(t)和所述电机实际转速MotSpd(t),确定t时刻的行驶阻力换算至电机端的行驶阻力矩WR(t)

根据所述制动主缸压力P(t)和所述电机实际转速MotSpd(t),确定t时刻的制动主缸压力换算至电机端的制动力矩WB(t)

利用转速积分公式:MotSpdMod(t+dt)=MotSpdMod(t)+(M(t)-WR(t)-WB(t))×Kf×dt,计算t+dt时刻的电机模型转速MotSpdMod(t+dt),并存储;其中,Kf为预设的动力总成特性修正系数,初始时刻车辆静止,电机模型转速的初始值等于零,电机实际转速的初始值等于零,电机实际扭矩的初始值等于零,行驶阻力换算至电机端的行驶阻力矩的初始值与制动主缸压力换算至电机端的制动力矩的初始值之和等于零;

获取t+dt时刻的电机实际转速MotSpd(t+dt)、电机实际扭矩M(t+dt)、制动主缸压力P(t+dt)和车辆所在道路的坡度slope(t+dt),并存储;

根据所述电机实际转速MotSpd(t+dt)、电机实际扭矩M(t+dt)查询转速-扭矩-抗扭振补偿系数表,得到对应的抗扭振补偿系数k(t+dt);其中,转速-扭矩-抗扭振补偿系数表为预先存储的电机实际转速、电机实际扭矩与抗扭振补偿系数的对应关系表;

利用抗扭振补偿扭矩公式:TC(t+dt)=k(t+dt)×(MotSpdMod(t+dt)-MotSpd(t+dt)),计算得到t+dt时刻的抗扭振补偿扭矩TC(t+dt)

将t+dt时刻的抗扭振补偿扭矩TC(t+dt)与电机原始目标扭矩叠加,得到t+dt时刻的修正后的电机目标扭矩。

优选的,根据所述坡度slope(t)和所述电机实际转速MotSpd(t),确定t时刻行驶阻力换算至电机端的行驶阻力矩WR(t)的具体方式为:

根据所述坡度slope(t)查询坡度-拟合参数表,得到对应的拟合参数A、B、C的具体数值;其中,坡度-拟合参数表为预先存储的车辆所在道路的坡度与拟合参数A、B、C的对应关系表;

将对应的拟合参数A、B、C的具体数值以及所述电机实际转速MotSpd(t),带入行驶阻力矩计算公式:WR(t)=A×MotSpd(t) 2+B×MotSpd(t)+C,计算得到t时刻的行驶阻力换算至电机端的行驶阻力矩WR(t)

优选的,根据所述制动主缸压力P(t)和所述电机实际转速MotSpd(t),确定t时刻的制动主缸压力换算至电机端的制动力矩WB(t)的具体方式为:

如果电机实际转速MoySpd(t)的绝对值小于或等于预设的转速阈值Mthre,则表示车辆静止,使WB(t)=-WR(t)

如果电机实际转速MotSpd(t)的绝对值大于预设的转速阈值Mthre,则表示车辆运动,使WB(t)=sign×Kb×P(t)

其中,当MotSpd(t)>0时,sign=1,当MotSpd(t)<0时,sign=-1,Kb为预设的将制动主缸压力换算至电机端的制动力矩的换算系数。

优选的,所述坡度-拟合参数表通过如下试验得到:

第一步、让车辆在同一坡度下以不同的车速匀速行驶,待电机实际扭矩与电机实际转速平稳后,记录该坡度下不同车速对应的t时刻的电机实际扭矩M(t)与电机实际转速MotSpd(t);其中,在车辆匀速行驶情况下,t时刻的行驶阻力换算至电机端的行驶阻力矩WR(t)等于t时刻的电机实际扭矩M(t)

第二步、对该坡度下不同车速对应的t时刻的电机实际转速MotSpd(t)与行驶阻力换算至电机端的行驶阻力矩WR(t)进行二次函数拟合,得到行驶阻力矩计算公式:WR(t)=A×MoySpd(t) 2+B×MotSpd(t)+C;然后提取其中的拟合参数A、B、C,得到一组拟合参数A、B、C;

第三步、改变坡度n-1次,然后重复执行第一步、第二步,直至得到n组拟合参数A、B、C;

第四步、将n组拟合参数A、B、C与n个坡度一一对应,形成所述坡度-拟合参数表。

优选的,所述预设的动力总成特性修正系数Kf通过如下试验得到:

让车辆在平路上进行匀加速行驶,记录匀加速行驶过程中的m个时刻的电机实际扭矩与m个时刻的电机实际转速 其中,在车辆匀加速行驶情况下,m个时刻的电机模型转速 分别等于对应时刻的电机实际转速 m个时刻的制动主缸压力换算至电机端的制动力矩都等于零;

将与平路对应的拟合参数A、B、C以及m个时刻的电机实际转速 分别带入行驶阻力矩计算公式:WR(t)=A×MotSpd(t) 2+B×MotSpd(t)+C,计算得到m个时刻的行驶阻力换算至电机端的行驶阻力矩

将m个时刻的电机实际扭矩、m个时刻的电机模型转速、m个时刻的制动主缸压力换算至电机端的制动力矩和m个时刻的行驶阻力换算至电机端的行驶阻力矩分别对应代入公式:MotSpdMod(t+dt)=MotSpdMod(t)+(M(t)-WR(t)-WB(t))×Kf1×dt,计算得到m个Kf1

对m个Kf1求平均,将m个Kf1的平均值作为所述预设的动力总成特性修正系数Kf。

优选的,所述转速-扭矩-抗扭振补偿系数表通过如下试验得到:

第一步、将抗扭振补偿系数预设为经验值或零;

第二步、让车辆以某一电机实际转速和电机实际扭矩行驶;如果车辆满足驾驶平顺性评价标准(比如不发生扭振或者扭振在可接受范围内),则记录此时的电机实际转速、电机实际扭矩和抗扭振补偿系数,如果车辆不满足驾驶平顺性评价标准,则更改抗扭振补偿系数,并使车辆继续以该电机实际转速和电机实际扭矩行驶,直至车辆满足驾驶平顺性评价标准,记录车辆满足驾驶平顺性评价标准时的电机实际转速、电机实际扭矩和抗扭振补偿系数;

第三步、改变电机实际转速和/或电机实际扭矩,让车辆以改变后的电机实际转速和/或改变后的电机实际扭矩行驶,如果车辆满足驾驶平顺性评价标准,则记录此时的电机实际转速、电机实际扭矩和抗扭振补偿系数,如果车辆不满足驾驶平顺性评价标准,则更改抗扭振补偿系数,并使车辆继续以该电机实际转速和电机实际扭矩行驶,直至车辆满足驾驶平顺性评价标准,记录车辆满足驾驶平顺性评价标准时的电机实际转速、电机实际扭矩和抗扭振补偿系数;

第四步、将所有满足驾驶平顺性评价标准时的电机实际转速、电机实际扭矩和抗扭振补偿系数组合,形成所述转速-扭矩-抗扭振补偿系数表。

本发明利用电机模型转速与电机实际转速的差值乘以抗扭振补偿系数来得到抗扭振补偿扭矩,进而修正电机目标扭矩。电机模型转速为无扭振影响的电机理论转速,将电机实际转速与电机模型转速对比,进而作为修正依据,使电机实际转速尽可能的接近电机模型转速,该修正依据准确,扭矩修正及时,从而实现了对扭振的更有效控制,提高了整车的驾驶平顺性。

附图说明

图1为本实施例中的基于电动汽车电驱系统的扭振控制原理图。

图2为本实施例中的基于电动汽车电驱系统的扭振控制方法流程图。

具体实施方式

如图1、图2所示,本实施例中的基于电动汽车电驱系统的扭振控制方法,包括:

步骤一、读取已存储的t时刻的电机模型转速MotSpdMod(t)、电机实际转速MotSpd(t)、电机实际扭矩M(t)、制动主缸压力P(t)和车辆所在道路的坡度slope(t)

步骤二、根据t时刻的坡度slope(t)和t时刻的电机实际转速MotSpd(t),确定t时刻的行驶阻力换算至电机端的行驶阻力矩WR(t)

首先,根据t时刻的坡度slope(t)查询坡度-拟合参数表,得到对应的拟合参数A、B、C的具体数值。其中,坡度-拟合参数表为预先存储的车辆所在道路的坡度与拟合参数A、B、C的对应关系表;

然后,将对应的拟合参数A、B、C的具体数值以及t时刻的电机实际转速MotSpd(t),带入行驶阻力矩计算公式:WR(t)=A×MotSpd(t) 2+B×MotSpd(t)+C,计算得到t时刻的行驶阻力换算至电机端的行驶阻力矩WR(t)

作为示例,上述坡度-拟合参数表可以通过如下试验得到:

第一步、让车辆在同一坡度下以不同的车速匀速行驶,待电机实际扭矩与电机实际转速平稳后,记录该坡度下不同车速对应的t时刻的电机实际扭矩M(t)与电机实际转速MotSpd(t)。其中,在车辆匀速行驶情况下,t时刻的行驶阻力换算至电机端的行驶阻力矩WR(t)等于t时刻的电机实际扭矩M(t)

第二步、对该坡度下不同车速对应的t时刻的电机实际转速MotSpd(t)与行驶阻力换算至电机端的行驶阻力矩WR(t)进行二次函数拟合,得到行驶阻力矩计算公式:WR(t)=A×MotSpd(t) 2+B×MotSpd(t)+C;然后提取其中的拟合参数A、B、C,得到一组拟合参数A、B、C。车辆行驶阻力包括滚动阻力、空气阻力、坡度阻力。驱动力与行驶阻力的差值引起车辆加速。在计算周期dt足小的前提下,近似认为电机输出扭矩不变,如已知行驶阻力则能预估电机下一个采样周期的理论转速(即电机模型转速)。车辆的空气阻力与车速的平方成正比,此处以电机实际转速的二次函数来拟合行驶阻力换算至电机端的阻力矩。

第三步、改变坡度n-1次,然后重复执行第一步、第二步,直至得到n组拟合参数A、B、C。

第四步、将n组拟合参数A、B、C与n个坡度一一对应,形成上述坡度-拟合参数表。

步骤三、根据t时刻的制动主缸压力P(t)和t时刻的电机实际转速MotSpd(t),确定t时刻的制动主缸压力换算至电机端的制动力矩WB(t)

判断是否电机实际转速MotSpd(t)的绝对值小于或等于预设的转速阈值Mthre;

如果是,则表示车辆静止,使WB(t)=-WR(t)

否则(即电机实际转速MotSpd(t)的绝对值大于预设的转速阈值Mthre时),表示车辆运动,使WB(t)=sign×Kb×P(t)

其中,Mthre≥0;当MotSpd(t)>0时,sign=1,当MotSpd(t)<0时,sign=-1,Kb为预设的将制动主缸压力换算至电机端的制动力矩的换算系数,Kb与制动系统、轮胎半径、减速器速比等因素相关。

步骤四、利用转速积分公式:MotSpdMod(t+dt)=MotSpdMod(t)+(M(t)-WR(t)-WB(t))×Kf×dt,计算t+dt时刻的电机模型转速MotSpdMod(t+dt),并存储。其中,Kf为预设的动力总成特性修正系数;初始时刻车辆静止,电机模型转速的初始值(即初始时刻的电机模型转速MotSpdMod(0))等于零,电机实际转速的初始值(即初始时刻的电机实际转速MotSpd(0))等于零,电机实际扭矩的初始值(即初始时刻的电机实际扭矩M(0))等于零;制动主缸压力的初始值(即初始时刻的制动主缸压力P(0))满足:行驶阻力换算至电机端的行驶阻力矩的初始值(即初始时刻的行驶阻力换算至电机端的行驶阻力矩WR(0))与制动主缸压力换算至电机端的制动力矩的初始值(即初始时刻制动主缸压力换算至电机端的制动力矩WB(0))之和等于零;即如果初始时刻车辆静止在坡度为0的平路上,则WR(0)=0,WB(0)=0;如果初始时刻车辆静止在坡度不为0的坡道上,则WR(0)≠0,WB(0)=-WR(0),制动力矩将车辆维持在坡道上。

车辆动力学模型简化方程为:其中,M(t)为t时刻的电机实际扭矩(即电机端输出扭矩),WR(t)为t时刻的行驶阻力换算至电机端的行驶阻力矩,WB(t)为t时刻的制动主缸压力换算至电机端的制动力矩,J为整个驱动及传动链的转动惯量,为电机模型角加速度。

根据:(即正比于)以及整理得到转速积分公式:MotSpdMod(t+dt)=MotSpdMod(t)+(M(t)-WR(t)-WB(t))×Kf×dt。

其中,表示电机模型转加速度,MotSpdMod(t+dt)表示t+dt时刻的电机模型转速,MotSpdMod(t)表示t时刻的电机模型转速,Kf为预设的动力总成特性修正系数,(即Kf正比于)。Kf取决于动力总成特性,如减速器档位,车辆整备质量,电机系统轴系转动惯量。

作为示例,Kf可以通过如下试验得到:

第一步、让车辆在平路(坡度为0)上进行匀加速行驶,记录匀加速行驶过程中的m个时刻的电机实际扭矩与m个时刻的电机实际转速其中,在车辆匀加速行驶情况下,m个时刻的电机模型转速 分别等于对应时刻的电机实际转速 m个时刻的制动主缸压力换算至电机端的制动力矩都等于零(由于车辆在平路上匀加速行驶时未踩制动踏板,各个时刻的制动主缸压力等于零,因此各个时刻的制动主缸压力换算至电机端的制动力矩也等于零)。

第二步、将与平路对应的拟合参数A、B、C以及m个时刻的电机实际转速 分别带入行驶阻力矩计算公式:WR(t)=A×MotSpd(t) 2+B×MotSpd(t)+C,计算得到m个时刻的行驶阻力换算至电机端的行驶阻力矩

第三步、将m个时刻的电机实际扭矩m个时刻的电机模型转速 m个时刻的制动主缸压力换算至电机端的制动力矩(都等于零)和m个时刻的行驶阻力换算至电机端的行驶阻力矩 分别对应代入公式:MotSpdMod(t+dt)=MotSpdMod(t)+(M(t)-WR(t)-WB(t))×Kf1×dt,计算得到m个Kf1

对m个Kf1求平均,将m个Kf1的平均值作为预设的动力总成特性修正系数Kf。

步骤五、获取t+dt时刻的电机实际转速MotSpd(t+dt)、t+dt时刻的电机实际扭矩M(t+dt)、t+dt时刻的制动主缸压力P(t+dt)和t+dt时刻的车辆所处道路的坡度slope(t+dt),并存储。

步骤六、根据t+dt时刻的电机实际转速MotSpd(t+dt)、电机实际扭矩M(t+dt)查询转速-扭矩-抗扭振补偿系数表,得到对应的抗扭振补偿系数k(t+dt)。其中,转速-扭矩-抗扭振补偿系数表为预先存储的电机实际转速、电机实际扭矩与抗扭振补偿系数的对应关系表。

作为示例,转速-扭矩-抗扭振补偿系数表可以通过如下试验得到:

第一步、将抗扭振补偿系数预设为经验值或零。

第二步、让车辆以某一电机实际转速和电机实际扭矩行驶;如果车辆满足驾驶平顺性评价标准(比如不发生扭振或者扭振在可接受范围内),则记录此时的电机实际转速、电机实际扭矩和抗扭振补偿系数,如果车辆不满足驾驶平顺性评价标准,则更改抗扭振补偿系数,并使车辆继续以该电机实际转速和电机实际扭矩行驶,直至车辆满足驾驶平顺性评价标准,记录车辆满足驾驶平顺性评价标准时的电机实际转速、电机实际扭矩和抗扭振补偿系数。

第三步、改变电机实际转速和/或电机实际扭矩,让车辆以改变后的电机实际转速和/或改变后的电机实际扭矩行驶,如果车辆满足驾驶平顺性评价标准,则记录此时的电机实际转速、电机实际扭矩和抗扭振补偿系数,如果车辆不满足驾驶平顺性评价标准,则更改抗扭振补偿系数,并使车辆继续以该电机实际转速和电机实际扭矩行驶,直至车辆满足驾驶平顺性评价标准,记录车辆满足驾驶平顺性评价标准时的电机实际转速、电机实际扭矩和抗扭振补偿系数。

第四步、将所有满足驾驶平顺性评价标准时的电机实际转速、电机实际扭矩和抗扭振补偿系数组合,形成转速-扭矩-抗扭振补偿系数表。

步骤七、利用抗扭振补偿扭矩公式:TC(t+dt)=k(t+dt)×(MotSpdMod(t+dt)-MoySpd(t+dt)),计算得到t+dt时刻的抗扭振补偿扭矩TC(t+dt)

步骤八、将t+dt时刻的抗扭振补偿扭矩TC(t+dt)与电机原始目标扭矩叠加,得到t+dt时刻的修正后的电机目标扭矩。

将修正后的电机目标扭矩输出到下游的控制模块进行扭矩控制,从而提高整车的驾驶平顺性。

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