CN103895647A - 用于直驱电动车的主动减震系统及方法 - Google Patents

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宋子由
李建秋
徐梁飞
欧阳明高
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Abstract

本发明涉及一种用于直驱电动车的主动减震系统，包括：一整车控制器、一CAN通讯网络以及一加速传感器；所述加速传感器用于实时采集车辆加速度a；所述CAN通讯网络，用于将所述整车控制器与所述加速传感器电连接；所述整车控制器，用于获得车辆加速度的参考值a*并通过线性PID控制使加速度a在参考值a*附近，从而获得各驱动轮的补偿转矩Tc，进而根据所述补偿转矩Tc以及每一驱动轮的原始目标转矩Tp，获得每一驱动轮的目标转矩T*。本发明还涉及一种所述主动减震系统的主动减震方法。

Description

用于直驱电动车的主动减震系统及方法
技术领域
本发明涉及一种用于直驱电动车的主动减震系统及方法。
背景技术
由于环境污染和能源危机的日益加剧，发展新能源汽车逐渐成为了汽车工业发展的核心问题，混合动力汽车的发展相对成熟，已经能够作为产品较大规模的进行市场化运作，而纯电动汽车发展相对缓慢，目前还存在很多技术问题亟待解决，例如，主动减震问题。
在传统汽车中，其传动系统主要包括发动机、离合器、变速器、主减速器、半轴和车轮，这些部件都具有一定的弹性，因此该传动系统本身具有一定吸收振动的效果。在转矩激增和转矩波动存在的情况下，传动系统中可以实现被动减振功能，确保传动链不出现过大的振动和噪声。而对于电动汽车，尤其是直驱电动车来说，其传动链上只有电机和轮胎，故，与传统汽车相比来说，其传动链阻尼大大减小，并且由于电机的转矩响应速度比传统汽车的发动机要快10-100倍，当电机转矩突然施加于车轮时，轮胎本身以及轮胎与地面间便会出现较为明显的振动现象，从而增加电动车的行驶噪声，影响车辆的舒适性。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种用于直驱电动车的主动减震系统及方法，从而提高直驱电动车的舒适性。
一种用于直驱电动车的主动减震方法，其中，所述直驱电动车包括n个电机、n个电机控制器、一整车控制器、一CAN通讯网络以及一加速传感器，每一电机分别用于驱动其对应的驱动轮，每一电机控制器用于控制其所对应的电机，所述CAN通讯网络用于将所述整车控制器与所述电机控制器以及加速传感器电连接，n为驱动轮个数，所述方法包括：所述加速度传感器实时采集车辆加速度a并将其发送至所述整车控制器；所述整车控制器通过低通滤波得到车辆加速度的参考值a*；所述整车控制器通过线性PID控制使加速度a在参考值a*附近，进而获得各驱动轮的补偿转矩Tc；所述整车控制器根据所述补偿转矩Tc以及每一驱动轮的原始目标转矩Tp，获得每一驱动轮的目标转矩T*，并通过CAN网络发送至各电机控制器从而完成转矩闭环控制。
一种用于直驱电动车的主动减震系统，包括：一整车控制器、一CAN通讯网络以及一加速传感器；所述加速传感器用于实时采集车辆加速度a；所述CAN通讯网络，用于将所述整车控制器与所述加速传感器电连接；所述整车控制器，用于获得车辆加速度的参考值a*并通过线性PID控制使加速度a在参考值a*附近，从而获得各驱动轮的补偿转矩Tc，进而根据所述补偿转矩Tc以及每一驱动轮的原始目标转矩Tp，获得每一驱动轮的目标转矩T*。
相较于现有技术，本发明提供的主动减震系统及方法，具有以下优点：首先，可以针对两部分可能产生的振动进行控制，一是轮胎转动过程中由于周向变形产生的振动、二是轮胎和地面间作用产生的纵向振动，从而能够使得踏板信号激增时的车辆动力学响应更加平稳，达到令人满意的主动减振效果。其次，本发明提供的主动减震系统及方法具有鲁棒性高等优点，能够实时应用在直驱电动车中，进而改善车辆的安全性和舒适性。最后，本发明提供的主动减震系统还具有结构简单、易于实现、成本较低等特点。
附图说明
图1为使用本发明实施例提供的主动减震系统的四轮独立驱动电动车构型示意图。
图2 为本发明实施例提供的主动减振控制系统的闭环控制示意图。
主要元件符号说明
直驱电动车 100
电机 10
电机控制器 12
CAN通讯网络 14
整车控制器 16
电源控制器 18
电源 20
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参照图1，本发明实施例提供一种用于直驱电动车100，包括：n个电机10、n个电机控制器12、一整车控制器14、一CAN通讯网络16一加速传感器（图中未标示）、一电源控制器18以及电源20。其中，所述整车控制器14、所述CAN通讯网络16以及所述加速传感器组成一该直驱电动车100的主动减震系统。
每一电机10分别用于驱动其对应的驱动轮。所述电机10的个数与驱动轮的个数相同。一般而言，所述直驱电动车100包括两驱构型和四驱构型，即电机10的个数n等于2或4。本实施例中，所述直驱电动车100为一四驱构型，即电机10的个数n等于4。
每一电机控制器12用于控制其所对应的电机10。所述电机控制器12的个数与所述电机10的个数相同。本实施例中，包括4个所述电机控制器12。
所述加速传感器用于实时采集直驱电动车100的加速度a。
所述CAN通讯网络16用于将所述整车控制器14与所述电机控制器12以及加速传感器电连接，并用于传递信号。
所述整车控制器14，用于获取直驱电动车100的加速度a，并根据所述直驱电动车100的加速度a获得所述加速度a的参考值a*；并通过线性PID控制使加速度a在参考值a*附近，从而获得各驱动轮的补偿转矩Tc；进而根据所述补偿转矩Tc以及每一驱动轮的原始目标转矩Tp，获得每一驱动轮的目标转矩T*。
所述电源控制器18用于控制所述电源20。所述电源20用于提供电能。
请参照图2，本发明实施例还提供一种用于所述直驱电动车100的主动减震方法，包括以下步骤：
S1：所述加速度传感器实时采集车辆加速度a并将其发送至所述整车控制器14；
S2：所述整车控制器14通过低通滤波得到车辆加速度a的参考值a*；
S3：所述整车控制器14通过线性PID控制使加速度a在参考值a*附近，进而获得各驱动轮的补偿转矩Tc；
S4：所述整车控制器14根据所述补偿转矩Tc以及每一驱动轮的原始目标转矩Tp，获得每一驱动轮的目标转矩T*，并通过CAN网络发送至各电机控制器12从而完成转矩闭环控制。
在步骤S2中，所述参考值a*可以通过所述整车控制器14中的低通滤波器（图中未标示）进行滤波得到。其中，所述加速度a和参考值a*满足公式：                                               
Figure 2014100823437100002DEST_PATH_IMAGE001
，其中，τ为所述低通滤波器的时间常数，s为频域。所述时间参数τ的值应大于所述加速度传感器中所使用的低通滤波器的时间常数，其可以通过实验标定获得。可以理解，当选取的时间参数τ较小时，主动减振效果会受到影响；而当选取的时间参数τ较大时，直驱电动车100的加速性能会受到抑制。因此，故，所述时间参数τ的选取存在一个中间的平衡区域。优选地，所述时间参数τ的范围为大于50ms（毫秒）。本实施例中，所述时间参数τ约为100ms。
在步骤S3中，优选地，将加速度a控制为其参考值a*。所述加速度a、参考值a*以及各驱动轮的补偿转矩Tc满足公式：
Figure 2014100823437100002DEST_PATH_IMAGE002
，其中，KP、KI、KD分别是线性PID控制的调节参数，需要进行标定，t0为线性PID控制开始时刻，tp为当前时刻。可以理解，所述步骤S3也不限于通过线性PID控制，还可以通过非线性PID控制或模糊逻辑控制，或其他可以将所述加速度a控制在所述参考值a*的控制方法等。在纵向动力学过程中，每一电机10的转矩一般采用平均分配，因此整车控制器14在进行主动减振计算的时候也采用平均分配的原则，因此计算得到的各电机补偿转矩Tc是一致的。
在步骤S4中，所述原始目标转矩Tp可以通过直驱电动车100的加速踏板获得。所述补偿转矩Tc、原始目标转矩Tp以及目标转矩T*满足公式：
Figure 2014100823437100002DEST_PATH_IMAGE003
。
本发明提供的主动减震系统及方法，具有以下优点：首先，可以将轮胎转动过程中由于周向变形产生的振动以及轮胎和地面间作用产生的纵向振动，通过转矩补偿抵消掉，避免引起共振效应，从而能够使得踏板信号激增时的车辆动力学响应更加平稳，达到令人满意的主动减振效果。其次，本发明提供的主动减震系统及方法具有鲁棒性高等优点，能够实时应用在直驱电动车中，进而改善车辆的安全性和舒适性。最后，本发明提供的主动减震系统还具有结构简单、易于实现、成本较低等特点。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种用于直驱电动车的主动减震方法，其中，所述直驱电动车包括n个电机、n个电机控制器、一整车控制器、一CAN通讯网络以及一加速传感器，每一电机分别用于驱动其对应的驱动轮，每一电机控制器用于控制其所对应的电机，所述整车控制器通过所述CAN通讯网络与所述电机控制器以及加速传感器电连接，n为驱动轮个数，所述方法包括：
S1：所述加速度传感器实时采集车辆加速度a并将其发送至所述整车控制器；
S2：所述整车控制器通过低通滤波得到车辆加速度的参考值a*；
S3：所述整车控制器通过控制使加速度a在参考值a*附近，进而获得各驱动轮的补偿转矩Tc；
S4：所述整车控制器根据所述补偿转矩Tc以及每一驱动轮的原始目标转矩Tp，获得每一驱动轮的目标转矩T*，并通过CAN网络发送至各电机控制器从而完成转矩闭环控制。
2.如权利要求1所述的用于直驱电动车的主动减震方法，其特征在于，所述加速度a及其参考值a*满足公式：                                               
Figure 2014100823437100001DEST_PATH_IMAGE001
，其中，τ为低通滤波器的时间常数，S为频域。
3.如权利要求2所述的用于直驱电动车的主动减震方法，其特征在于，所述时间常数τ大于所述加速度传感器中所使用的低通滤波器的时间常数。
4.如权利要求3所述的用于直驱电动车的主动减震方法，其特征在于，所述时间常数τ的范围为大于50ms。
5.如权利要求1所述的用于直驱电动车的主动减震方法，其特征在于，所述整车控制器通过线性PID控制、非线性PID控制或模糊逻辑控制使加速度a在参考值a*附近。
6.如权利要求5所述的用于直驱电动车的主动减震方法，其特征在于，所述整车控制器通过线性PID控制使加速度a在参考值a*附近，所述补偿转矩Tc、加速度a及其参考值a*满足公式：
Figure 2014100823437100001DEST_PATH_IMAGE002
，其中， KP、KI、KD分别是线性PID控制的调节参数， t0为线性PID控制过程开始时刻，tp为当前时间。
7.如权利要求1所述的用于直驱电动车的主动减震方法，其特征在于，所述补偿转矩Tc、原始目标转矩Tp以及目标转矩T*满足公式：。
8.一种用于直驱电动车的主动减震系统，包括：一整车控制器、一CAN通讯网络以及一加速传感器；所述加速传感器用于实时采集车辆加速度a；所述CAN通讯网络，用于将所述整车控制器与所述加速传感器电连接；所述整车控制器，用于获得车辆加速度的参考值a*并通过控制使加速度a在参考值a*附近，从而获得各驱动轮的补偿转矩Tc，进而根据所述补偿转矩Tc以及每一驱动轮的原始目标转矩Tp，获得每一驱动轮的目标转矩T*。
9.如权利要求8所述的用于直驱电动车的主动减震系统，其特征在于，所述加速度a及其参考值a*满足公式：
Figure 862771DEST_PATH_IMAGE001
，其中，τ为低通滤波器的时间常数，S为频域。
10.如权利要求8所述的用于直驱电动车的主动减震系统，其特征在于，所述整车控制器通过线性PID控制使加速度a在参考值a*附近，所述补偿转矩Tc、加速度a及其参考值a*满足公式：
Figure 300706DEST_PATH_IMAGE002
，其中， KP、KI、KD分别是线性PID控制的调节参数， t0为线性PID控制过程开始时刻，tp为当前时间。
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