CN104071031B - 一种纯电动汽车起步抖动的抑制方法 - Google Patents

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

一种纯电动汽车起步抖动的抑制方法

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)。