CN103770662A - 用于控制电动车的防急动的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于控制电动车的防急动的方法和系统。所述方法包括：由控制器输出电动机的实际速度；由控制器输出电动机的模型速度；由控制器基于所输出的电动机的模型速度和实际速度之间的偏差来输出振动成分；由控制器对振动成分进行高通滤波，以去除振动成分中的误差成分；由控制器把经滤波的振动成分的相位延迟预设的时间，以补偿在高通滤波期间发生的相位误差；以及由控制器将预设的增益应用于相位被延迟预设的时间的经滤波的振动成分，以产生防急动补偿扭矩。

Description

用于控制电动车的防急动的方法和系统

技术领域

本发明涉及用于减小使用电动机的动力的电动车的振动的控制防急动(anti-jerk)的系统和方法。

背景技术

如本领域通常所知的那样，电动车是使用电池的电力运行的车辆，并且混合电动车同时使用传统内燃发动机的动力和电池的电力。纯电动车仅通过利用电池的电力工作的电动机的动力运行。混合电动车通过高效地组合内燃发动机的动力和电动机的动力而运行。

例如，如图1所示，混合电动车可以包括：发动机10；电动机20；发动机离合器30，其控制发动机10和电动机20之间的动力；变速器40；差速齿轮单元50；电池60；起动/发电电动机70，其起动发动机10或根据发动机10的输出来发电；以及车轮80。

此外，混合电动车可以包括：混合控制单元(HCU)110，其控制混合电动车的整体操作；电池控制单元(BCU)120，其管理和控制电池60；以及电动机控制单元(MCU)200，其控制电动机20的操作。电池控制器120可以是指电池管理系统(BMS)。

混合电动车的前述构成部件对于本领域普通技术人员而言是明了的，因此省略其详细描述。

起动/发电电动机70在车辆领域中可以是指集成起动发电机(ISG)或混合起动发电机(HSG)。

上述的混合电动车可以按照包括以下模式在内的运行模式运行：仅使用电动机20的动力的电动车(EV)模式或纯电动车模式；使用发动机10的扭矩作为主动力、并使用电动机20的扭矩作为辅助动力的混合电动车(HEV)模式；以及再生制动(RB)模式，其在由于车辆的制动或惯性而运行期间通过电动机20的发电来回收制动和惯性能量，并将制动和惯性能量充电到电池60中。

如上所述，混合电动车使用发动机的机械能量和电池的电能量这两者，使用发动机和电动机的最佳工作区域，并且在制动期间回收电动机的能量，从而提高燃料和能量效率。

然而，在上述的混合电动车中，使用发动机离合器而不是扭矩转换器来将自动变速器与发动机连接，因此可能无法获得扭矩转换器的机械(被动)减振效应。

在电动车中，由于省略了独立的减振装置或者减振装置变得很小，所以在换档、加速踏板的接合和分离、以及发动机离合器接合期间可能无法衰减来自扭矩源的振动或来自外部的振动。此外，会发生诸如震荡和急动(例如，突然的快速运动)之类的振动以及驱动轴的振动。

换句话说，在包括前述混合电动车在内的电动车中，由于布置在扭矩源(例如，发动机或电动机)和驱动系统之间的减振装置被省略或者减振装置很小，所以可能无法衰减来自扭矩源的振动或来自外部的振动。因此，电动车可能无法提供基本上平滑的驾驶和操纵性能。

根据现有技术的振动抑制方法的实例，防急动控制系统将电动机的模型速度和实际速度之间的偏差(例如，差值)识别为振动，并将两个速度之间的偏差乘以预定值来计算一结果，并反馈该结果以抑制振动。

然而，当提取以电动机的模型速度和实际速度之间的偏差为基础的振动成分时，如图2所示，所提取的振动成分中可能会包含有误差。如上所述，当在振动成分中包含误差时，甚至当没有实际振动时，由于振动的错误判定，可能会应用振动抑制扭矩，使得操作性能和驾驶舒适性降低。

本背景技术部分中公开的上述信息只是为了增强对本发明的背景的理解，并且因此可能包含不构成在该国对本领域普通技术人员而言已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明致力于提供一种用于控制电动车的防急动的方法和系统，其通过在基于电动车电动机的模型速度和实际速度提取振动成分时，基本上去除振动成分中所包含的误差成分，而具有将误差成分减小到几乎为零(0)的优点。本发明的示例性实施例提供了用于控制电动车的防急动的方法和系统，其通过对基于模型速度和实际速度的振动成分进行高通滤波、并把经高通滤波的振动成分延迟预设的时间，来补偿在高频滤波期间产生的相位误差，以便最小化相位误差的影响。

在本发明的一个实施例中，该方法包括：输出电动机的实际速度；输出电动机的模型速度；基于所输出的电动机的模型速度和实际速度之间的偏差来获得振动成分；对振动成分进行高通滤波以去除振动成分中所包含的误差成分；把经滤波的振动成分的相位延迟预设的时间，以补偿在高通滤波期间发生的相位误差；以及将预设的增益应用于相位被延迟预设时间的振动成分，以便基于预设增益的应用来产生防急动补偿扭矩。

预设增益可以基于电动车的运行模式、换档信息和运行状态来确定。

该方法还可以包括：当防急动补偿扭矩是预设值或更小时，进行控制使得不使用防急动扭矩。此外，该方法还可以包括：当防急动补偿扭矩是最高极限值或更大时，将防急动补偿扭矩限制为预设值，以使用经限制的防急动补偿扭矩。该方法还可以包括：确定是否应用防急动补偿扭矩。

振动成分的高通滤波可以包括：基于拉普拉斯变换，去除用比主函数大的函数表示的误差成分。此外，振动成分的高通滤波可以包括：使用波特图(bode plot)来选择振动成分的通过频率。

对振动成分进行高通滤波的步骤可以包括：根据以下拉普拉斯变换公式来对振动成分进行高通滤波。在以下公式中，H(s)表示高通滤波器。以下滤波器中的设计参数包括a_i和k。

$H\left(s\right)=\frac{a_k{s}^k}{\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i}$

此外，假定以下公式中的u由待提取的振动成分和误差成分组成，并且误差成分是关于时间的多项式函数。

$H\left(s\right)\∪\left(s\right)=\frac{a_k{s}^k}{\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i}(\frac{k_n}{s^n}+\frac{\mathrm{cs}+d}{{(s+\mathrm{\ζ}{\mathrm{\ω}}_n)}^2+{\left(\sqrt{1-{\mathrm{\ζ}}^2}{\mathrm{\ω}}_n\right)}^2})$

$=k_n{a}_k\frac{s^{k-n}}{\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i}+\frac{\mathrm{cs}+d}{{(s+\mathrm{\ζ}{\mathrm{\ω}}_n)}^2+{\left(\sqrt{1-{\mathrm{\ζ}}^2}{\mathrm{\ω}}_n\right)}^2}\frac{a_k{s}^k}{\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i}(k>n)$

该公式的第一行的括号内的第一项是将要去除的关于时间的多项式函数形式的误差成分，该公式的第一行的括号内的第二项是将要提取的振动成分，振动成分的衰减系数和频率分别是ζ和ω_n。s是拉普拉斯变换变量。如果通过拉普拉斯变换对1进行变换，则1变为1/s。k、n、c和d是由电动机速度确定的常数。此外，a_i是根据ζ和ω_n设计的滤波器的设计参数。换句话说，a_i是根据将要通过的振动频率确定的。此外，另一参数k是根据将要去除的误差成分的阶数(degree)确定的，换句话说，是由多项式函数的阶数确定的。由于多项式函数的阶数是2或更小，所以k可以是3，但是k也可以大于3。

对相位(即，经滤波的振动成分的时间)进行延迟的步骤可以包括使用下面的公式来延迟相位。对相位或时间进行延迟的原因是因为通过高通滤波可能会发生相位误差。在下面的公式中，ω和f是振动的角速度和频率，δ_T是通过下面的公式获得的用于补偿相位提前的时间延迟，并且第一行的最后一项表示通过H(s)产生的角速度ω的相位误差。

$\∠\mathrm{\θ}=\mathrm{\ω}{\mathrm{\δ}}_T=2\mathrm{\πf}{\mathrm{\δ}}_T=k\frac{\mathrm{\π}}{2}-\∠\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i{|}_{s=\mathrm{j\ω}}$

$\⇒{\mathrm{\δ}}_T=\frac{k\frac{\mathrm{\π}}{2}-\∠\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i{|}_{s=\mathrm{j\ω}}}{2\mathrm{\πf}}$

根据本发明的另一实施例，控制使用电动机的动力的电动车的防急动的系统可以包括：电池，其向电动机提供驱动电力；电池控制单元(BCU)，其管理和控制电池的充电和放电状态；以及电动机控制器(MCU)，其控制电动机的驱动，其中电动机控制器执行用于实现根据本发明示例性实施例的控制电动车的防急动的方法的命令。

电动机控制器可以包括多个单元，其中电动机控制器执行多个单元。这些单元可以包括：实际速度输出单元，配置成输出电动机的实际速度；模型速度输出单元，配置成输出电动机的模型速度；振动成分输出单元，配置成基于电动机的模型速度和实际速度之间的偏差来输出振动成分；高通滤波器，配置成对从振动成分输出单元输出的振动成分进行高通滤波，以去除振动成分中的误差成分；相位延迟单元，配置成把经滤波的振动成分的相位延迟预设的时间，以补偿当振动成分通过高通滤波器滤波时发生的相位误差；以及防急动补偿扭矩发生器，配置成将预设的增益应用于相位被延迟预设时间的振动成分，以便基于预设增益的应用来产生防急动补偿扭矩。

预设增益可以基于电动车的运行模式、换档信息和运行状态来获得。

该系统还可以包括死区单元，其在防急动补偿扭矩是预设值或更小时，进行控制使得不使用防急动扭矩。此外，该系统可以包括防急动补偿扭矩限制单元，配置成当防急动补偿扭矩是最高极限值或更大时将防急动补偿扭矩限制为预设值，以使用经限制的防急动补偿扭矩。此外，该系统可以包括防急动补偿扭矩施加确定器，配置成确定何时施加防急动补偿扭矩。

如上所述，本发明的示例性实施例可以通过在基于电动车电动机的模型速度和实际速度提取振动成分时去除振动成分中所包含的误差成分以控制防急动，而高效地抑制由电动车产生的振动。

此外，本发明的示例性实施例通过对基于电动车电动机的模型速度和实际速度的振动成分进行高通滤波、并把经高通滤波的振动成分延迟预设的时间，来补偿在高频滤波期间产生的相位误差，以最小化由高频滤波器产生的相位误差的影响，使得操纵性能和驾驶舒适性可以得到改善。

附图说明

图1是示出根据传统技术的混合电动车的示例图。

图2是示出根据传统技术的振动成分中所包含的误差成分的示例图。

图3是示出根据本发明的示例性实施例的控制电动车的防急动的方法的示例性流程图。

图4是示出根据本发明的另一示例性实施例的控制电动车的防急动的方法的示例性流程图。

图5是示出根据本发明的示例性实施例的控制电动车的防急动的系统的示例性框图。

图6至8是示出根据本发明示例性实施例的电动车的防急动控制操作的示例图。

具体实施方式

应理解的是，本文中使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括一般的机动车辆(诸如包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的客车)、包括各种艇和船在内的水运工具、飞行器等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合电动车、氢动力车以及其它代用燃料车(例如从除石油以外的资源中取得的燃料)。如本文中所述，混合动力车是具有两个或更多个动力源的车辆，例如既有汽油动力又有电动力的车辆。

尽管示例性实施例被描述为使用多个单元来执行示例性处理，但应理解的是，所述示例性处理也可以由一个或多个模块来执行。另外，应理解的是，术语“控制器”是指包括存储器和处理器的硬件装置。所述存储器被配置成存储各模块/单元，并且所述处理器被具体地配置成执行所述模块以执行下面进一步描述的一个或多个处理。

此外，本发明的控制逻辑可以实施为包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的实例包括但不限于ROM、RAM、压缩盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质也可以分布在网络连接的计算机系统中，使得计算机可读介质以分布式方式(例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN))被存储和执行。

本文中所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且并非旨在对本发明进行限制。如本文中所使用的那样，单数形式的“一”旨在也包括复数形式，除非文中清楚地指出。还应理解的是，术语“包括”在本说明书中被使用时，指的是所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，而并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或附加。如本文中使用的那样，术语“和/或”包括一个或多个相关列出条目的任何和全部组合。

在下文中，将参考示出本发明的示例性实施例的附图更充分地描述本发明。本发明可以以各种不同的方式修改，而并不限于本文中描述的示例性实施例。此外，本说明书中使用的对于本领域普通技术人员而言清楚明了的各等式中的各变量、符号和常数的详细描述将被省略，以便简化说明。

图1是示出根据传统技术的混合电动车的示例图。

如图1所示，根据本发明的示例性实施例的用于控制防急动的系统可以应用于的混合电动车可以包括：发动机10；电动机20；发动机离合器30，其配置成控制发动机10和电动机20之间的动力；变速器40；差速齿轮单元50；电池60；起动/发电电动机70，其起动发动机10或根据发动机10的输出而发电；车轮80；混合控制单元(HCU)110，其配置成控制混合电动车的整体操作；电池控制单元(BCU)120，其配置成管理和控制电池60；以及电动机控制单元(MCU)200，其配置成控制电动机20的操作。

图5是示出根据本发明示例性实施例的控制电动车的防急动的系统的示例性框图。图5中所示的控制防急动的系统可以被包含在图1的电动机控制器200内。

根据本发明示例性实施例的控制防急动的系统是配置成抑制来自扭矩源(例如发动机10和/或电动机20)的振动或外部振动的防急动系统。

根据本发明示例性实施例的控制防急动的系统可以包括由控制器200控制的多个单元。该多个单元可以包括：实际速度输出单元210，其配置成输出电动机20的实际速度；模型速度输出单元220，其配置成输出电动机20的模型速度；振动成分输出单元230，其配置成基于电动机20的模型速度和实际速度之间的偏差来输出振动成分；高通滤波器240，其配置成对从振动成分输出单元230输出的振动成分进行高通滤波，以去除振动成分中所包含的误差成分；相位延迟单元250，其配置成把经高通滤波的振动成分延迟预设的时间，以便补偿在振动成分被高通滤波器240滤波时产生的相位误差；以及防急动补偿扭矩发生器260，其配置成把预设的增益应用于相位被延迟预设时间的振动成分，以产生防急动补偿扭矩。

此外，根据本发明示例性实施例的控制防急动的系统可以包括：死区单元270，其配置成当防急动补偿扭矩小于或等于最低极限值时，进行控制使得不使用防急动补偿扭矩；防急动补偿扭矩限制单元280，其配置成当防急动补偿扭矩等于或大于最高极限值时，将防急动补偿扭矩限制到预定值；以及防急动补偿扭矩施加确定器290，其配置成确定何时施加防急动补偿扭矩。

包含在电动机控制器200中并且由电动机控制器200执行的根据本发明示例性实施例的控制防急动的系统的各个构成部件，可以通过由处理器或微处理器执行的软件程序模块配置。换句话说，电动机控制器200包括通过预定程序操作的至少一个处理器或微处理器，并且所述预定程序可以通过执行下面描述的根据本发明示例性实施例的控制防急动的方法的一系列命令构成。

根据本发明示例性实施例的防急动可以由电动机控制器200控制。例如，电动机控制器200可以防止当在EV模式下运行期间接合/分离加速挡板时、或者在HEV模式下低速运行下换档期间在发动机离合器分离时发生驱动轴振动。

电动机控制器200的实际速度输出单元210可以通过已知的技术输出电动机的实际速度。此外，电动机控制器200的模型速度输出单元210可以输出作为电动机在没有振动的状态下的速度的模型速度。此外，模型速度输出单元210可以基于电动机扭矩命令、负载扭矩、换档信息、运行状态、车轮速度、变速器输入和输出速度、以及车辆模式来输出电动机的模型速度。

负载扭矩可以包括道路坡度和空气阻力；运行状态包括加速踏板的接合/分离、制动、换档；并且车辆模式可以包括EV模式、HEV模式和发动机离合器滑移。

此外，模型速度输出单元210可以从电动机扭矩命令值中减去包含阻力扭矩的负载扭矩，从第一结果中减去总扭矩，并对第二结果进行积分(integrate)以计算电动机的模型速度。具体地，电动机控制器200的振动成分输出单元230可以从电动机模型速度输出单元220所输出的电动机的模型速度中减去电动机实际速度输出单元210所输出的电动机的实际速度。从振动成分输出单元230输出的振动成分可以包含误差成分，如图2所示。

电动机控制器200的高通滤波器240可以配置成去除从振动成分输出单元230输出的振动成分中所包含的误差成分。高通滤波器240可以通过去除振动成分中所包含的误差成分来输出如图6所示的经滤波的振动成分。

此外，高通滤波器240可以基于拉普拉斯变换来去除用比主函数大的函数表示的误差成分。通过高通滤波器240去除用比主函数大的函数表示的误差成分的拉普拉斯变换公式的实例可以是下面的公式。在下面的公式中，变量、符号和常数被用于通常的拉普拉斯变换公式、并且对于本领域普通技术人员而言是明了的，因此省略其详细描述。

$H\left(s\right)=\frac{a_k{s}^k}{\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i}$

$H\left(s\right)\∪\left(s\right)=\frac{a_k{s}^k}{\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i}(\frac{k_n}{s^n}+\frac{\mathrm{cs}+d}{{(s+\mathrm{\ζ}{\mathrm{\ω}}_n)}^2+{\left(\sqrt{1-{\mathrm{\ζ}}^2}{\mathrm{\ω}}_n\right)}^2})$

$=k_n{a}_k\frac{s^{k-n}}{\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i}+\frac{\mathrm{cs}+d}{{(s+\mathrm{\ζ}{\mathrm{\ω}}_n)}^2+{\left(\sqrt{1-{\mathrm{\ζ}}^2}{\mathrm{\ω}}_n\right)}^2}\frac{a_k{s}^k}{\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i}(k>n)$

在上述拉普拉斯变换公式中，k由误差成分确定。换句话说，误差成分可以通过常数和比主函数大的函数构成。因此，当高通滤波器240基于拉普拉斯变换公式对误差成分进行滤波时，k可以被设置成使得误差成分收敛于零(0)。换句话说，当通过根据本发明示例性实施例的高通滤波器240使用拉普拉斯变换公式滤波时，振动成分可以如图6中所示，其中k被设置成使得误差成分收敛于零(0)。

高通滤波器240的通过频率(例如，截止频率)可以使用如图7中所示的波特图来选择。在图7中，ω1是截止频率，并且ω2是振动成分的频率。

振动成分的频率ω2可以被获得为

此外，与振动成分的频率相应的高通滤波器(H(s))240可以被设置为：

$H\left(s\right)=H_{\mathrm{\τ}}\left(s\right)=\frac{{\left(\mathrm{\τs}\right)}^k}{{(1+\mathrm{\τs})}^k}$

电动机控制器200的相位延迟单元250可以延迟通过高通滤波器240的振动成分的相位，如图8中所示。由于当仅把理想振动成分作为振动成分输出时基于高通滤波器240的特性而发生的理想振动成分的相位误差会被包含在通过高通滤波器240的误差成分中，所以对振动成分的相位进行延迟。高通滤波器240产生的误差成分可以取决于以下公式。

$\∠\mathrm{\θ}=\∠\frac{a_k{s}^k}{\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i}{|}_{s=\mathrm{j\ω}}=k\frac{\mathrm{\π}}{2}-\∠\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i{|}_{s=\mathrm{j\ω}}$

因此，相位延迟单元250产生的相位延迟角度∠θ可以通过下面的公式获得。

$\∠\mathrm{\θ}=\mathrm{\ω}{\mathrm{\δ}}_T=2\mathrm{\πf}{\mathrm{\δ}}_T=k\frac{\mathrm{\π}}{2}-\∠\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i{|}_{s=\mathrm{j\ω}}$

$\⇒{\mathrm{\δ}}_T=\frac{k\frac{\mathrm{\π}}{2}-\∠\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i{|}_{s=\mathrm{j\ω}}}{2\mathrm{\πf}}$

其中H(s)在前面的公式中被设计成H_τ(s)，延迟角度或延迟时间可以通过下面的公式获得。

$\∠\mathrm{\θ}=\mathrm{\ω}{\mathrm{\δ}}_T=2\mathrm{\πf}{\mathrm{\δ}}_T=k(\frac{\mathrm{\π}}{2}-{\tan }^{-1}\left(2\mathrm{\πf\τ}\right))\⇒{\mathrm{\δ}}_T=\frac{k(\frac{\mathrm{\π}}{2}-{\tan }^{-1}\left(2\mathrm{\πf\τ}\right))}{2\mathrm{\πf}}$

防急动补偿扭矩发生器260可以将预设的增益应用于通过相位延迟单元250的振动成分，以基于此产生防急动补偿扭矩。防急动补偿扭矩发生器260可以参照运行模式、换档信息和电动车的运行状态来设置该增益。

当防急动补偿扭矩是预设的最低极限值或更小时，可以执行死区单元270，使得防急动补偿扭矩得以使用。死区单元270可以参照运行模式、换档信息和电动车的运行状态来设置该最低极限值。

当防急动补偿扭矩是预设的最高极限值或更大时，防急动补偿扭矩限制单元280可以将防急动补偿扭矩限制为预设值。防急动补偿扭矩限制单元280可以参照运行模式、换档信息和电动车的运行状态来设置该最高极限值。

防急动补偿扭矩施加确定器290可以确定何时施加从防急动补偿扭矩发生器260或防急动补偿扭矩限制单元280输出的防急动补偿扭矩。防急动补偿扭矩施加确定器290可以参照运行模式、换档信息和电动车的运行状态来确定防急动补偿扭矩的施加禁止情形。

在下文中，将参考附图详细描述根据本发明示例性实施例的控制电动车的防急动的方法。

图3是示出根据本发明示例性实施例的控制电动车的防急动的方法的示例性流程图。

如图3中所示，电动机控制器200的实际电动机速度输出单元210和电动机模型速度输出单元220可以输出电动机的实际速度和模型速度(S100和S110)。当电动机模型速度输出单元220输出电动机的模型速度时，涉及电动机扭矩命令和负载扭矩的操作如上所示。

如上所述，当输出电动机的实际速度和模型速度时，电动机控制器200的振动成分输出单元230可以基于电动机的实际速度和模型速度之间的偏差来输出振动成分(S120)。例如，所输出的电动机的实际速度和模型速度之间的偏差可以是通过从所输出的电动机模型速度中减去所输出的电动机实际速度而获得的值，但应理解的是，本发明的范围并不限于此。

如图2所示的误差成分可能被包含在步骤S120中输出的振动成分中。因此，如图6所示，为了提取从中去除了误差成分的振动成分，可以通过电动机控制器200的高通滤波器240对步骤S120中输出的振动成分进行滤波(S130)。

当步骤S120中输出的振动成分通过高通滤波器240时，在振动成分通过低通滤波器时未被去除的误差成分可以被去除。换句话说，由于低通滤波器使用巴特沃斯低通滤波器，所以误差成分可能无法被去除，如下所述。

低通滤波器(L(s))的构造取决于下面的公式。

当振动成分(Δω)通过(1-L(s))具有上述公式的构造的低通滤波器时，根据下面的公式可以理解的是，当振动成分Δω关于时间具有一阶(primary degree)、二阶(secondary degree)或更高阶时，在振动成分中存在误差。

$(1-L\left(s\right))\mathrm{\Δ\ω}=\frac{s(s+2\mathrm{\ζ}{\mathrm{\ω}}_n)}{s^2+2\mathrm{\ζ}{\mathrm{\ω}}_{n}s+{\mathrm{\ω}}_n^2}\·(\frac{k_i}{s^i}+A\frac{\mathrm{as}+b}{{(s+\mathrm{\ζ}{\mathrm{\ω}}_n)}^2+{\left(\sqrt{1-{\mathrm{\ζ}}^2}{\mathrm{\ω}}_n\right)}^2})$

$=\frac{k_i}{s^{i-1}}\frac{s+2\mathrm{\ζ}{\mathrm{\ω}}_n}{s^2+2\mathrm{\ζ}{\mathrm{\ω}}_{n}s+{\mathrm{\ω}}_n^2}+A\frac{\mathrm{as}+b}{{(s+\mathrm{\ζ}{\mathrm{\ω}}_n)}^2+{\left(\sqrt{1-{\mathrm{\ζ}}^2}{\mathrm{\ω}}_n\right)}^2}\frac{s(s+2\mathrm{\ζ}{\mathrm{\ω}}_n)}{s^2+2\mathrm{\ζ}{\mathrm{\ω}}_{n}s+{\mathrm{\ω}}_n^2}$

其中是将要从振动成分Δω中去除的误差成分，并且 $A\frac{\mathrm{as}+b}{{(s+\mathrm{\ζ}{\mathrm{\ω}}_n)}^2+{\left(\sqrt{1-{\mathrm{\ζ}}^2}{\mathrm{\ω}}_n\right)}^2}$ 是纯振动成分。

换句话说，在上述公式中，仅当i＝1时，才会随着t→∞而收敛于零(0)。当i＞1时，

不收敛于0，但是会发生误差成分。该结果可以通过计算逆拉普拉斯变换来计算得到，这对于本领域普通技术人员而言是明了的，因此省略其详细描述。因此，当大于一阶(primary degree)的成分被输入低通滤波器时，误差成分可能会被包含在振动成分中。

此外，当使用根据本发明示例性实施例的具有以下公式的构造的高通滤波器H(s)240时，振动成分Δω中的一阶(primary degree)、二阶(secondary degree)或更高阶的误差成分可以被去除。

$H\left(s\right)=\frac{a_k{s}^k}{\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i}$

$H\left(s\right)\mathrm{\Δ\ω}=\frac{k_n}{s^n}\frac{a_k{s}^k}{\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i}+A\frac{\mathrm{as}+b}{{(s+\mathrm{\ζ}{\mathrm{\ω}}_n)}^2+{\left(\sqrt{1-{\mathrm{\ζ}}^2}{\mathrm{\ω}}_n\right)}^2}\frac{a_k{s}^k}{\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i}$

$=k_n{a}_k\frac{s^{k-n}}{\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i}+A\frac{\mathrm{as}+b}{{(s+\mathrm{\ζ}{\mathrm{\ω}}_n)}^2+{\left(\sqrt{1-{\mathrm{\ζ}}^2}{\mathrm{\ω}}_n\right)}^2}\frac{a_k{s}^k}{\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i}(k\≥n)$

其中a_i可以被选择为使得分母的根

的实部成为负数。

此外，当在上面的公式中将k设置成满足k≥n时，

会随着t→∞而收敛于0，并且只有振动成分会被保留在计算结果中，因为在高通滤波器H(s)的设计期间可以使用波特图方案选择a_i以截止相应振动成分的相应频率。

在本发明的示例性实施例中，高通滤波器H(s)可以被设计成使用如下所述的波特图进行操作。

在图7所示的波特图中，ω1是转角频率，该转角频率是高通滤波器的截止频率，并且ω2是振动成分的振动频率

高通滤波器H(s)可以被设计成在波特图中满足ω2＞ω1。由于图7中所示的波特图是理想的，所以在实际设计中γ可以被设置成满足ω2＞γω1，γ＞1。

为了容易地设计高通滤波器H(s)，高通滤波器H(s)可以被设置为如下面的公式中所示。

$H\left(s\right)=H_{\mathrm{\τ}}\left(s\right)=\frac{{\left(\mathrm{\τs}\right)}^k}{{(1+\mathrm{\τs})}^k}$

当从高通滤波器240去除误差成分使得只有振动成分被输出时，相位延迟单元250可以根据预设的延迟值延迟振动成分的相位，以便补偿当通过高通滤波器240时产生的相位误差(S140)。

由高通滤波器240产生的相位误差可以取决于下面的公式：

$\∠\mathrm{\θ}=\∠\frac{a_k{s}^k}{\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i}{|}_{s=\mathrm{j\ω}}=k\frac{\mathrm{\π}}{2}-\∠\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i{|}_{s=\mathrm{j\ω}}$

因此，通过相位延迟单元250产生的相位延迟角度∠θ可以通过下面的公式获得。

$\∠\mathrm{\θ}={\mathrm{\ω}}_2{\mathrm{\δ}}_T=2\mathrm{\π}{f}_2{\mathrm{\δ}}_T=k\frac{\mathrm{\π}}{2}=k\frac{\mathrm{\π}}{2}-\∠\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i{|}_{s=\mathrm{j\ω}}\⇒{\mathrm{\δ}}_T=\frac{k\frac{\mathrm{\π}}{2}-\∠\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i{|}_{s=\mathrm{j\ω}}}{2\mathrm{\π}{f}_2}$

当H(s)被设计为H_τ(s)时，相位延迟角度如下所示。

$\∠\mathrm{\θ}=\∠\frac{{\left(\mathrm{\τs}\right)}^k}{{(1+\mathrm{\τs})}^k}{|}_{s=\mathrm{j\ω}}=k(\frac{\mathrm{\π}}{2}-{\tan }^{-1}\left(\mathrm{\ω\τ}\right))=k(\frac{\mathrm{\π}}{2}-{\tan }^{-1}\left(2\mathrm{\πf\τ}\right))$

$\∠\mathrm{\θ}=\mathrm{\ω}{\mathrm{\δ}}_T=2\mathrm{\πf}{\mathrm{\δ}}_T=k(\frac{\mathrm{\π}}{2}-{\tan }^{-1}\left(2\mathrm{\πf\τ}\right))\⇒{\mathrm{\δ}}_T=\frac{k(\frac{\mathrm{\π}}{2}-{\tan }^{-1}\left(2\mathrm{\πf\τ}\right))}{2\mathrm{\πf}}$

当通过相位延迟单元250的振动成分被输入到防急动补偿扭矩发生器260时，防急动补偿扭矩发生器260可以将预设的增益应用于通过相位延迟单元250的振动成分，以产生和输出防急动补偿扭矩(S150)。从防急动补偿扭矩发生器260产生的防急动补偿扭矩可以被用作防急动扭矩。

此外，由防急动补偿扭矩发生器260产生的防急动补偿扭矩可以被输入到死区单元270。死区单元270可以确定输入的防急动补偿扭矩是否是预设的最低极限值或更小(S200)。当输入的防急动补偿扭矩是预设的最低极限值或更小时，死区单元270可以进行控制使得不使用防急动补偿扭矩(S250)。例如，预设的最低极限值可以是当施加防急动补偿扭矩不会影响驾驶舒适性和操纵性能时的值。

当输入到死区单元270的防急动补偿扭矩超过预设的最低极限值时，防急动补偿扭矩限制单元280可以确定防急动补偿扭矩是否是最高极限值或更大(S210)。当防急动补偿扭矩是最高极限值或更大时，防急动补偿扭矩限制单元280可以将防急动补偿扭矩限制到预设值(S220)。例如，最高极限值可以被确定为当防急动补偿扭矩对操纵性能和驾驶舒适性有负面影响时的值。

当防急动补偿扭矩小于预设的最高极限值时，电动机控制器200可以通过防急动补偿扭矩施加确定器290来确定车辆的当前情形是否是禁止施加防急动补偿扭矩的情形(S230)。当车辆的当前情形不是禁止施加防急动补偿扭矩的情形时，电动机控制器200可以施加防急动补偿扭矩以减小车辆的振动，使得车辆的操纵性能和驾驶舒适性可以得到改善(S240)。当车辆的当前情形是禁止施加防急动补偿扭矩的情形时，电动机控制器200可以撤销防急动补偿扭矩的施加。

尽管本发明已经结合当前被认为是示例性实施例的实施例进行了描述，但应理解的是，本发明并不限于所公开的实施例，而是相反，本发明旨在覆盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种改型和等效配置。

Claims (19)

1.一种控制使用电动机的动力的车辆的防急动的方法，所述方法包括：

由控制器输出电动机的实际速度；

由所述控制器输出电动机的模型速度；

由所述控制器基于所输出的电动机的模型速度和实际速度之间的偏差来输出振动成分；

由所述控制器对所述振动成分进行高通滤波，以去除所述振动成分中的误差成分；

由所述控制器把经滤波的振动成分的相位延迟预设的时间，以补偿在高通滤波期间发生的相位误差；以及

由所述控制器将预设的增益应用于相位被延迟所述预设的时间的经滤波的振动成分，以产生防急动补偿扭矩。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述预设的增益是基于电动车的运行模式、换档信息和运行状态来获得的。

3.如权利要求2所述的方法，还包括：当所述防急动补偿扭矩是预设值或更小时，由所述控制器进行控制使得不使用所述防急动扭矩。

4.如权利要求2所述的方法，还包括：当所述防急动补偿扭矩是最高极限值或更大时，由所述控制器将所述防急动补偿扭矩限制为预设值，以使用经限制的防急动补偿扭矩。

5.如权利要求1所述的方法，还包括：由所述控制器确定何时施加防急动补偿扭矩。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述振动成分的高通滤波包括：由所述控制器基于拉普拉斯变换来去除用比主函数大的函数表示的误差成分。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述振动成分的高通滤波包括：由所述控制器使用波特图来选择所述振动成分的截止频率。

8.如权利要求6所述的方法，其中所述振动成分的高通滤波包括：根据以下拉普拉斯变换公式对所述振动成分进行高通滤波：

$H\left(s\right)=\frac{a_k{s}^k}{\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i}$

$H\left(s\right)\∪\left(s\right)=\frac{a_k{s}^k}{\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i}(\frac{k_n}{s^n}+\frac{\mathrm{cs}+d}{{(s+\mathrm{\ζ}{\mathrm{\ω}}_n)}^2+{\left(\sqrt{1-{\mathrm{\ζ}}^2}{\mathrm{\ω}}_n\right)}^2})$

$=k_n{a}_k\frac{s^{k-n}}{\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i}+\frac{\mathrm{cs}+d}{{(s+\mathrm{\ζ}{\mathrm{\ω}}_n)}^2+{\left(\sqrt{1-{\mathrm{\ζ}}^2}{\mathrm{\ω}}_n\right)}^2}\frac{a_k{s}^k}{\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i}(k>n)$

其中H(s)是高通滤波器；a_i、k是设计参数；ζ是衰减系数；ω_n是振动成分；ω、f是角速度和将要提取的振动的频率；δ_T是用于补偿相位误差的时间延迟。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述把经滤波的振动成分的相位延迟预设的时间的步骤包括：由所述控制器使用以下公式计算相位延迟角度∠θ：

$\∠\mathrm{\θ}={\mathrm{\ω}}_2{\mathrm{\δ}}_T=2\mathrm{\π}{f}_2{\mathrm{\δ}}_T=k\frac{\mathrm{\π}}{2}=k\frac{\mathrm{\π}}{2}-\∠\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i{|}_{s=\mathrm{j\ω}}\⇒{\mathrm{\δ}}_T=\frac{k\frac{\mathrm{\π}}{2}-\∠\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{s}^i{|}_{s=\mathrm{j\ω}}}{2\mathrm{\π}{f}_2}$

$\∠\mathrm{\θ}=\∠\frac{{\left(\mathrm{\τs}\right)}^k}{{(1+\mathrm{\τs})}^k}{|}_{s=\mathrm{j\ω}}=k(\frac{\mathrm{\π}}{2}-{\tan }^{-1}\left(\mathrm{\ω\τ}\right))=k(\frac{\mathrm{\π}}{2}-{\tan }^{-1}\left(2\mathrm{\πf\τ}\right))$

$\∠\mathrm{\θ}=\mathrm{\ω}{\mathrm{\δ}}_T=2\mathrm{\πf}{\mathrm{\δ}}_T=k(\frac{\mathrm{\π}}{2}-{\tan }^{-1}\left(2\mathrm{\πf\τ}\right))\⇒{\mathrm{\δ}}_T=\frac{k(\frac{\mathrm{\π}}{2}-{\tan }^{-1}\left(2\mathrm{\πf\τ}\right))}{2\mathrm{\πf}}$

其中a_i、k是设计参数；ζ是衰减系数；ω_n是振动成分；ω、f是角速度和将要提取的振动的频率；δ_T是用于补偿相位误差的时间延迟。

10.一种用于控制使用电动机的动力的电动车的防急动的系统，所述系统包括：

电池，其被配置成向电动机提供驱动电力；

电池控制单元(BCU)，其被配置成管理和控制所述电池的充电和放电状态；以及

控制电动机的驱动的电动机控制器(MCU)，其中所述电动机控制器被配置成：

输出电动机的实际速度；

输出电动机的模型速度；

基于所输出的电动机的模型速度和实际速度之间的偏差来输出振动成分；

对所述振动成分进行高通滤波，以去除所述振动成分中的误差成分；

把经滤波的振动成分的相位延迟预设的时间，以补偿在高通滤波期间发生的相位误差；以及

将预设的增益应用于相位被延迟所述预设的时间的经滤波的振动成分，以产生防急动补偿扭矩。

11.如权利要求10所述的系统，其中所述电动机控制器还被配置成：

把基于电动车的运行模式、换档信息和运行状态而获得的增益应用于相位被延迟所述预设的时间的振动成分。

12.如权利要求10所述的系统，其中所述电动机控制器还被配置成：

当所述防急动补偿扭矩是预设值或更小时，进行控制使得不使用所述防急动扭矩。

13.如权利要求10所述的系统，其中所述电动机控制器还被配置成：

当所述防急动补偿扭矩是最高极限值或更大时，将所述防急动补偿扭矩限制为预设值，以使用经限制的防急动补偿扭矩。

14.如权利要求10所述的系统，其中所述电动机控制器还被配置成：

确定何时施加所述防急动补偿扭矩。

15.一种包含由处理器或控制器执行的程序指令的非暂时性计算机可读介质，所述计算机可读介质包括：

控制电池以向电动机提供驱动电力的程序指令；

管理和控制所述电池的充电和放电状态的程序指令；

输出电动机的实际速度的程序指令；

输出电动机的模型速度的程序指令；

基于所输出的电动机的模型速度和实际速度之间的偏差来输出振动成分的程序指令；

对所述振动成分进行高通滤波，以去除所述振动成分中的误差成分的程序指令；

把经滤波的振动成分的相位延迟预设的时间，以补偿在高通滤波期间发生的相位误差的程序指令；以及

将预设的增益应用于相位被延迟的经滤波的振动成分的程序指令。

16.如权利要求15所述的计算机可读介质，还包括：

把基于电动车的运行模式、换档信息和运行状态而获得的增益应用于相位被延迟所述预设的时间的振动成分的程序指令。

17.如权利要求15所述的计算机可读介质，还包括：

当所述防急动补偿扭矩是预设值或更小时，进行控制使得不使用所述防急动扭矩的程序指令。

18.如权利要求15所述的计算机可读介质，还包括：

当所述防急动补偿扭矩是最高极限值或更大时，将所述防急动补偿扭矩限制为预设值，以使用经限制的防急动补偿扭矩的程序指令。

19.如权利要求15所述的计算机可读介质，还包括：

确定何时施加所述防急动补偿扭矩的程序指令。

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