CN104071031A - 一种纯电动汽车起步抖动的抑制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及纯电动汽车,尤其涉及纯电动汽车起步抖动。电动汽车起步过程中,电机输出力矩通过传动系统进行动力传递时,瞬态过渡过程中存在非线性变化的力矩传递。本发明通过适当增大电机响应整车期望力矩的步长,同时增加转速反馈环节对整车的期望力矩进行修正。转速反馈环节由5个部分组成:电机转速检测、低通滤波器、电机转速微分、惯性环节、输出限幅。通过转速反馈环节,可以估算出一个对期望力矩进行修正的力矩,改善传动系统进行动力传递时的动态响应过程,达到抑制起步抖动的效果,并兼顾整车的加速性能。
Description
技术领域
本发明涉及纯电动汽车,尤其涉及纯电动汽车起步抖动。
背景技术
对于纯电动汽车,通常用单级减速器替换传统车中的多档变速箱(或者采用直驱结构),由于传动系采用刚性连接,同时齿轮间存在较大间隙,并且牵引电机本身转动惯量也较小,起步过程中当电机输出扭矩瞬间跳变,会导致传动系统的弹性形变,传动系统 在动力传递的瞬态过渡过程中,整车牵引力矩和电机输出力矩之间存在非线性关系,出现抖动现象;传动系统在动力传递的稳态过程中,整车牵引力矩和电机输出力矩之间存在线性关系,抖动消失。加入力矩平滑环节,限制输出力矩瞬间跳变的步长,可减小电机输出力矩对传动系统的冲击,使整车牵引力矩不至出现较大的波动,达到抑制抖动的效果。这种方法使起步抖动现象得到改善,但同时会导致电机对期望力矩的响应变慢,影响整车加速性能。目前,抑制纯电动汽车起步抖动,主要增加力矩平滑环节,使电机输出力矩以一定的步长逼近期望力矩,通过限制电机输出扭矩瞬间跳变的步长,减小电机输出力矩对传动系统的冲击,将电机输出阶跃状态的扭矩转换成斜坡状态的扭矩,使起步抖动现象得到改善。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的缺陷,提供一种纯电动汽车起步抖动的抑制方法。本发明通过检测电机的转速进行力矩补偿,可以有效抑制起步抖动,获得较好的驾驶舒适性。
为了解决上述技术问题,一种纯电动汽车起步抖动的抑制方法,它包括下列步骤
步骤一,整车控制器发送力矩命令:期望力矩
步骤二,力矩平滑环节,力矩步长设置为,使电机输出力矩以一定的步长逼近期望力矩;
步骤三,电机输出力矩,是实际的输出力矩值,无力矩平滑环节时,;
步骤四, 传动系统将电机输出力矩传递到驱动轮;整车牵引力矩是驱动轮的动力力矩;整车阻力力矩是驱动轮的等效负载力矩;整车加速力矩是整车牵引力矩、整车阻力力矩的合成力矩;
步骤五,为车辆的运动学等效模型,整车加速力矩作用于系统;
步骤六,整车车速输出;
步骤八, 电机转速检测;
电机内部安装有位置传感器,通过检测电机转子位置数字量,可以计算出电机转速;电机转速信号进行离散化处理,转速采样间隔为;
(5-1)
(5-2)
(5-3)
其中,
表示电机转速;表示电机极对数;表示电信号的角速度;表示电机转子位置传感器在时间段检测的位置数字量的差值;表示两次位置检测的时间间隔; 式5-3表示将8次计算的瞬时转速进行算术加权平均;
步骤九,低通滤波器
计算转速信号时,不同时间段计算的结果不连续,转速信号包含高频成分,对转速信号低通滤波,使电机转速信号更接近实际;采用无限冲击响应滤波器,式5-4为滤波器的系统传递函数,和为滤波器的系数:
(5-4)
;
步骤十,电机转速微分
转速信号的采样间隔为,前后两次采样的电机转速为和,为电机转速微分值。
(5-5)
;
步骤十一, 惯性环节
由于微分运算结果会出现较大的波动,通过惯性环节对转速微分的结果进行平滑,可以得到较稳定的结果;同时惯性环节还可用于调整转速微分的增益值;式5-6表示连续系统的惯性环节的系统函数,表示惯性环节的增益,表示惯性环节的时间常数;式5-7表示离散系统的惯性环节的系统函数,表示离散采样时间;
(5-6)
(5-7)
;
步骤十二,输出限幅
对期望力矩进行修正,必须在可控的范围内,因此需要对惯性环节的输出进行限幅处理,否则会影响行车安全;式5-8表示输出限幅函数,表示惯性环节的输出,表示限幅函数的输出,和表示输出限幅的最大值和最小值;
(5-8)
本发明适当增大力矩步长可以加快整车的加速性能;在瞬态过渡过程中,电机输出力矩通过传动系统进行动力传递时存在非线性变化,增加转速反馈环节,对力矩给定进行补偿,可以有效抑制起步抖动。本发明处理过程较简单,不需要添加其它辅助设备。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明:
图1为本发明示意图。
具体实施方式
如图1所示;本发明适当增大力矩步长可以加快整车的加速性能;在瞬态过渡过程中,电机输出力矩通过传动系统进行动力传递时存在非线性变化,增加转速反馈环节,对力矩给定进行补偿,可以有效抑制起步抖动。系统原理框图如图1所示,转速反馈环节分为5个部分组成:电机转速检测1、低通滤波器2、电机转速微分3、惯性环节4、输出限幅5。
通过对电机转速进行微分运算,可以得到电机转子的加速度,通过加速度和力矩的关系,可以估算出一个对期望力矩进行修正的力矩,当电机输出期望力矩的过程中,可改善传动系统输出的整车牵引力矩的动态响应过程,达到抑制起步抖动的效果。
1、电机转速检测
实际应用中,电机转速和整车车速可以简化处理为线性关系,电机内部安装有位置传感器,通过检测电机转子位置数字量可以计算出电机的转速。对电机转速信号进行离散化处理,转速采样间隔为。
(5-1)
(5-2)
(5-3)
说明:
① 式5-1中,表示电机转速;表示电机极对数;表示电信号的角速度;
② 式5-2中,表示电机转子位置传感器在时间段检测的位置数字量的差值;表示两次位置检测的时间间隔;
③ 式5-3表示将8次计算的瞬时转速进行算术加权平均;
2、低通滤波器
计算转速信号时,不同时间段计算的结果不连续,转速信号包含高频成分,通常对转速信号低通滤波,使电机转速信号更接近实际。采用无限冲击响应滤波器,式5-4为滤波器的系统传递函数,和为滤波器的系数。
(5-4)
(3) 电机转速微分
转速信号的采样间隔为,前后两次采样的电机转速为和,为电机转速微分值。
(5-5)
(4) 惯性环节
由于微分运算结果会出现较大的波动,通过惯性环节对转速微分的结果进行平滑,可以得到较稳定的结果;同时惯性环节还可用于调整转速微分的增益值。式5-6表示连续系统的惯性环节的系统函数,表示惯性环节的增益,表示惯性环节的时间常数;式5-7表示离散系统的惯性环节的系统函数,表示离散采样时间。
(5-6)
(5-7)
(5) 输出限幅
如图1所示,对期望力矩进行修正,必须在可控的范围内,因此需要对惯性环节的输出进行限幅处理,否则会影响行车安全。式5-8表示输出限幅函数,表示惯性环节的输出,表示限幅函数的输出,和表示输出限幅的最大值和最小值。
(5-8)
Claims (1)
1.一种纯电动汽车起步抖动的抑制方法,其特征是,它包括下列步骤
步骤一,整车控制器发送力矩命令:期望力矩
步骤二,力矩平滑环节,力矩步长设置为,使电机输出力矩以一定的步长逼近期望力矩;
步骤三,电机输出力矩,是实际的输出力矩值,无力矩平滑环节时,;
步骤四, 传动系统将电机输出力矩传递到驱动轮;整车牵引力矩是驱动轮的动力力矩;整车阻力力矩是驱动轮的等效负载力矩;整车加速力矩是整车牵引力矩、整车阻力力矩的合成力矩;
步骤五,为车辆的运动学等效模型,整车加速力矩作用于系统;
步骤六,整车车速输出;
步骤八, 电机转速检测;
电机内部安装有位置传感器,通过检测电机转子位置数字量,可以计算出电机转速;电机转速信号进行离散化处理,转速采样间隔为;
(5-1)
(5-2)
(5-3)
其中,
表示电机转速;表示电机极对数;表示电信号的角速度;表示电机转子位置传感器在时间段检测的位置数字量的差值;表示两次位置检测的时间间隔; 式5-3表示将8次计算的瞬时转速进行算术加权平均;
步骤九,低通滤波器
计算转速信号时,不同时间段计算的结果不连续,转速信号包含高频成分,对转速信号低通滤波,使电机转速信号更接近实际;采用无限冲击响应滤波器,式5-4为滤波器的系统传递函数,和为滤波器的系数:
(5-4)
;
步骤十,电机转速微分
转速信号的采样间隔为,前后两次采样的电机转速为和,为电机转速微分值:
(5-5)
;
步骤十一, 惯性环节
由于微分运算结果会出现较大的波动,通过惯性环节对转速微分的结果进行平滑,可以得到较稳定的结果;同时惯性环节还可用于调整转速微分的增益值;式5-6表示连续系统的惯性环节的系统函数,表示惯性环节的增益,表示惯性环节的时间常数;式5-7表示离散系统的惯性环节的系统函数,表示离散采样时间;
(5-6)
(5-7)
;
步骤十二,输出限幅
对期望力矩进行修正,必须在可控的范围内,因此需要对惯性环节的输出进行限幅处理,否则会影响行车安全;式5-8表示输出限幅函数,表示惯性环节的输出,表示限幅函数的输出,和表示输出限幅的最大值和最小值;
(5-8)
。
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