CN103879303B - 消除电机驱动车辆低速抖动的控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消除电机驱动车辆低速抖动的控制系统，即本系统包括整车控制器、电机控制器、电机、油门踏板和刹车踏板，油门踏板和刹车踏板信号输入整车控制器，整车控制器根据油门踏板和刹车踏板信号对电机控制器发送扭矩输出信号，电机控制器控制电机输出扭矩驱动车辆，本系统还包括抖动力矩抑制模块，抖动力矩抑制模块采集电机转速信号、车辆速度信号并根据整车控制器发送的扭矩输出信号，经计算后输出抑制抖动力矩信号至电机控制器，电机控制器根据叠加的扭矩输出信号和抑制抖动力矩信号控制电机运行。本控制系统从电机控制的角度来降低车辆低速行驶过程中的抖动，克服了传统消除抖动方法的缺陷，有效提高了整车的乘坐舒适性。
Description
技术领域
本发明涉及一种消除电机驱动车辆低速抖动的控制系统。
背景技术
基于石油的日渐短缺及油价的不断上涨，使用电机驱动的电动汽车得到快速发展，这种车辆通常采用无离合器结构，使用电机进行直接驱动或通过单级减速器进行驱动。由于电机输出力矩纹波过大，电机转子转动惯量小、传动系统齿轮间隙过大及整个传动系统刚性不足等原因，电机驱动的车辆在低速行驶过程中，非常容易出现抖动的问题，影响整车的乘坐舒适性。
目前，针对电机驱动车辆低速抖动的问题，通常采用改进传动系统的方法，比如改进电机设计以优化力矩纹波，使用小间隙的齿轮配合，提高传动轴刚性系数和优化电机的悬置等方法，但都存在一些局限性和不足，一方面传动系统的改动需要花费较多的人力、物力，改进的周期偏长，另一方面传动系统的改进不能取得良好的消除抖动效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种消除电机驱动车辆低速抖动的控制系统，本控制系统从电机控制的角度来降低车辆低速行驶过程中的抖动，克服了传统消除抖动方法的缺陷，有效提高了整车的乘坐舒适性。
为解决上述技术问题，本发明消除电机驱动车辆低速抖动的控制系统包括整车控制器、电机控制器、电机、油门踏板和刹车踏板，所述油门踏板和刹车踏板信号输入所述整车控制器，所述整车控制器根据油门踏板和刹车踏板信号对电机控制器发送扭矩输出信号，电机控制器控制电机驱动车辆，本控制系统还包括抖动力矩抑制模块，所述抖动力矩抑制模块采集所述电机转速信号、车辆速度信号并根据整车控制器发送的扭矩输出信号，经计算后输出抑制抖动力矩信号至所述电机控制器输入端，电机控制器根据叠加的扭矩输出信号和抑制抖动力矩信号控制所述电机运行。
进一步，上述抖动力矩抑制模块包括低通滤波器、扭矩限幅器和信号处理器，所述电机转速信号分别输入所述低通滤波器和信号处理器，所述低通滤波器输出信号输入所述信号处理器，所述油门踏板信号、刹车踏板信号和车辆速度信号分别输入信号处理器，所述整车控制器的扭矩输出信号分别输入信号处理器和扭矩限幅器，所述信号处理器输出信号与所述整车控制器的扭矩输出信号叠加后输入所述扭矩限幅器，所述扭矩限幅器输出的抑制抖动力矩信号与所述整车控制器的扭矩输出信号叠加后输入所述电机控制器，所述电机控制器根据所述抑制抖动力矩信号和扭矩输出信号控制电机运行。
由于本发明消除电机驱动车辆低速抖动的控制系统采用了上述技术方案，即本系统包括整车控制器、电机控制器、电机、油门踏板和刹车踏板，油门踏板和刹车踏板信号输入整车控制器，整车控制器根据油门踏板和刹车踏板信号对电机控制器发送扭矩输出信号，电机控制器控制电机驱动车辆，本系统还包括抖动力矩抑制模块，抖动力矩抑制模块采集电机转速信号、车辆速度信号并根据整车控制器发送的扭矩输出信号，经计算后输出抑制抖动力矩信号至电机控制器输入端，电机控制器根据叠加的扭矩输出信号和抑制抖动力矩信号控制电机运行。本控制系统从电机控制的角度来降低车辆低速行驶过程中的抖动，克服了传统消除抖动方法的缺陷，有效提高了整车的乘坐舒适性。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1为本发明消除电机驱动车辆低速抖动的控制系统的原理框图；
图2为车辆电机控制系统示意图；
图3为本控制系统中抑制抖动力矩反馈框图；
图4为本控制系统中信号处理器内部算法流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明消除电机驱动车辆低速抖动的控制系统包括整车控制器1、电机控制器2、电机3、油门踏板4和刹车踏板5，所述油门踏板4信号和刹车踏板5信号输入所述整车控制器1，所述整车控制器1根据油门踏板4信号和刹车踏板5信号对电机控制器2发送扭矩输出信号，电机控制器2控制电机3驱动车辆，本控制系统还包括抖动力矩抑制模块6，所述抖动力矩抑制模块6采集所述电机3转速信号、车辆速度信号并根据整车控制器1发送的扭矩输出信号，经计算后输出抑制抖动力矩信号至所述电机控制器2输入端，电机控制器2根据叠加的扭矩输出信号和抑制抖动力矩信号控制所述电机3运行。
进一步，上述抖动力矩抑制模块6包括低通滤波器63、扭矩限幅器62和信号处理器61，所述电机3转速信号ω分别输入所述低通滤波器63和信号处理器61，所述低通滤波器63输出信号ω1输入所述信号处理器61，所述油门踏板4信号、刹车踏板5信号和车辆速度信号分别输入信号处理器61，所述整车控制器1的扭矩输出信号Trq_Cmd分别输入信号处理器61和扭矩限幅器62，所述信号处理器61输出信号Trq_Cal与所述整车控制器1的扭矩输出信号Trq_Cmd叠加后输入所述扭矩限幅器62，所述扭矩限幅器62输出的抑制抖动力矩信号Trq_Comp与所述整车控制器1的扭矩输出信号Trq_Cmd叠加后输入所述电机控制器2，所述电机控制器2根据所述抑制抖动力矩信号Trq_Comp和扭矩输出信号Trq_Cmd经计算处理得到输出信号Trq_real控制电机3运行。由于电机3输出的力矩中叠加了抗抖动的力矩成分，因而可以有效的抑制车辆低速的抖动。其中，低通滤波器63截止频率的选择，需要考虑整车低速抖动的频率，电机控制系统的带宽等因素决定。
如图2所示，一般车辆的电机控制系统中，电池21给电机控制器2供电，电机控制器2通过电流传感器22采集电机3电流，通过旋转变压器31采集电机3转速，以实现电机控制器2对电机3的控制，电机3通过差速器和主减速器32、驱动杆7连接至车轮8，实现电机3对车辆的驱动。
本控制系统消除车辆抖动的原理，车辆在低速行驶过程中，由于设计及系统原因导致的抖动，一方面引起车体的抖动，影响乘坐的舒适性，另一方面电机转速也会做一定的规律性波动。如图3所示，根据车辆的电机控制系统，电机控制器2接收力矩指令，车辆的特性可以描述为一阶阻尼积分环节9，其中Js为车辆的转动惯量，B为阻尼系数，电机控制器2输出信号叠加扰动信号后输入一阶阻尼积分环节9，一阶阻尼积分环节9输出速度信号，通过抖动力矩抑制模块6采集速度信息后，反馈至电机控制器2输入端并与接收的力矩指令叠加，从而实现对车辆抖动的抑制和消除。
如图4所示，本控制系统中信号处理器的主要算法是：判断车辆在低速范围内时，使用未滤波的速度减去滤波后的速度，得到抖动信号，以此信号为基础，结合车辆的转动惯量Js和阻尼系数B，得到抗抖动力矩信号Trq_Cal。
本控制系统从电机控制的角度来降低车辆低速行驶过程中的抖动，克服了传统消除抖动方法中改变硬件设置的缺陷，本系统采集抖动信号，结合整车的模型，通过高效的DSP微处理器的算法，产生相应的补偿力矩，达到对抖动进行抑制消除的效果，有效提高了整车的乘坐舒适性。
Claims (1)
1.一种消除电机驱动车辆低速抖动的控制系统，包括整车控制器、电机控制器、电机、油门踏板和刹车踏板，所述油门踏板信号和刹车踏板信号输入所述整车控制器，所述整车控制器根据所述油门踏板信号和刹车踏板信号对所述电机控制器发送扭矩输出信号，所述电机控制器控制电机驱动车辆，其特征在于：本控制系统还包括抖动力矩抑制模块，所述抖动力矩抑制模块采集所述电机转速信号、车辆速度信号并根据所述整车控制器发送的扭矩输出信号，经计算后输出抑制抖动力矩信号至所述电机控制器输入端，所述电机控制器根据叠加的扭矩输出信号和抑制抖动力矩信号控制所述电机运行；所述抖动力矩抑制模块包括低通滤波器、扭矩限幅器和信号处理器，所述电机转速信号分别输入所述低通滤波器和信号处理器，所述低通滤波器输出信号输入所述信号处理器，所述油门踏板信号、刹车踏板信号和车辆速度信号分别输入信号处理器，所述整车控制器的扭矩输出信号分别输入信号处理器和扭矩限幅器，所述信号处理器输出信号与所述整车控制器的扭矩输出信号叠加后输入所述扭矩限幅器，所述扭矩限幅器输出的抑制抖动力矩信号与所述整车控制器的扭矩输出信号叠加后输入所述电机控制器，所述电机控制器根据所述抑制抖动力矩信号和扭矩输出信号控制电机运行。
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