CN105946623A - 电动汽车的防抖控制方法、系统及电动汽车 - Google Patents

电动汽车的防抖控制方法、系统及电动汽车 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车的防抖控制方法、系统及电动汽车，其中，该方法包括以下步骤：获取电动汽车的电机的当前转速；对电机的当前转速进行滤波处理以得到电机的设定转速；计算电机的当前转速与设定转速之间的转速差值，并对转速差值进行比例微分调节以获取电机的补偿扭矩；获取电动汽车的加速踏板信号，并根据加速踏板信号和电机的当前转速计算电机的初始需求扭矩；将补偿扭矩叠加到电机的初始需求扭矩以获得电机的实际需求扭矩，并根据电机的实际需求扭矩对电机的扭矩输出进行控制以抑制电机的抖动。根据本发明实施例的防抖控制方法，能够有效抑制电机的抖动，增强了电动汽车的平顺性，同时该方法实现起来简单方便，且控制的准确度较高。

Description

电动汽车的防抖控制方法、系统及电动汽车
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种电动汽车的防抖控制方法、一种电动汽车的防抖控制系统及一种电动汽车。
背景技术
电动汽车具有节能环保等优点，随着人们环保意识的提高，电动汽车也越来越受到人们的青睐。
电动汽车一般以电机驱动车轮行驶。目前，在电动汽车起步加速或低速急加速时，可能会因为电机转速的突变而导致电机的抖动，继而会降低车辆的平顺性，这无疑会影响用户的驾车体验。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种电动汽车的防抖控制方法，能够在保证电动汽车动力性的前提下，有效抑制电机的抖动，从而能够增强电动汽车的平顺性，提高用户的驾车体验。同时该方法实现简单、控制的准确度较高。
本发明的第二个目的在于提出一种电动汽车的防抖控制系统。
本发明的第三个目的在于提出一种电动汽车。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种电动汽车的防抖控制方法，该方法包括以下步骤：获取所述电动汽车的电机的当前转速；对所述电机的当前转速进行滤波处理以得到所述电机的设定转速；计算所述电机的当前转速与所述设定转速之间的转速差值，并对所述转速差值进行比例微分调节以获取所述电机的补偿扭矩；获取所述电动汽车的加速踏板信号，并根据所述加速踏板信号和所述电机的当前转速计算所述电机的初始需求扭矩；将所述补偿扭矩叠加到所述电机的初始需求扭矩以获得所述电机的实际需求扭矩，并根据所述电机的实际需求扭矩对所述电机的扭矩输出进行控制以抑制所述电机的抖动。
根据本发明实施例的电动汽车的防抖控制方法，通过对电机的当前转速进行滤波处理，得到电机的设定转速，然后对电机的当前转速与设定转速之间的转速差值进行比例微分调节，得到电机的补偿扭矩，再将该补偿扭矩叠加到初始需求扭矩，得到电机的实际需求扭矩，并以电机的实际需求扭矩对电机的扭矩输出进行控制。由此，能够根据电机的设定转速和当前转速间的差值对电机的扭矩进行超前调节，有效改善了因根据初始需求扭矩进行控制而出现的电机转速突变的情况，从而能够在保证电动汽车动力性的前提下，有效抑制电机的抖动，增强了电动汽车的平顺性，提高了用户的驾车体验。同时该方法实现起来简单方便，且控制的准确度较高。
另外，根据本发明上述实施例提出的电动汽车的防抖控制方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，通过滤波器对所述电机的当前转速进行滤波处理，其中，所述滤波器的传递函数为其中，G1表示所述滤波器的传递函数，fL为所述滤波器的截止频率，s为复变量。
进一步地，通过所述滤波器对所述电机的当前转速进行滤波处理的环节为滞后延时环节。
根据本发明的一个实施例，通过比例微分控制器对所述转速差值进行比例微分调节，其中，所述比例微分控制器的传递函数为G2(s)＝kp+kds，其中，G2表示所述比例微分控制器的传递函数，kp为所述比例微分控制器的比例系数，kd为所述比例微分控制器的微分系数，s为复变量。
进一步地，通过所述比例微分控制器对所述转速差值进行比例微分调节的环节为超前调节环节。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种电动汽车的防抖控制系统，该系统包括：第一获取模块，所述第一获取模块用于获取所述电机的当前转速；滤波器，所述滤波器用于对所述电机的当前转速进行滤波处理以得到所述电机的设定转速；计算模块，所述计算模块用于计算所述当前转速与所述设定转速之间的转速差值；比例微分控制器，所述比例微分控制器用于对所述转速差值进行比例微分调节以获取所述电机的补偿扭矩；第二获取模块，所述第二获取模块用于获取所述电动汽车的加速踏板信号，并根据所述加速踏板信号和所述电机的当前转速计算所述电机的初始需求扭矩；控制模块，所述控制模块用于将所述补偿扭矩叠加到所述电机的初始需求扭矩以获得所述电机的实际需求扭矩，并根据所述电机的实际需求扭矩对所述电机的扭矩输出进行控制以抑制所述电机的抖动。
根据本发明实施例的电动汽车的防抖控制系统，通过对电机的当前转速进行滤波处理，得到电机的设定转速，然后对电机的当前转速与设定转速之间的转速差值进行比例微分调节，得到电机的补偿扭矩，再将该补偿扭矩叠加到初始需求扭矩，得到电机的实际需求扭矩，并以电机的实际需求扭矩对电机的扭矩输出进行控制。由此，能够根据电机的设定转速和当前转速间的差值对电机的扭矩进行超前调节，有效改善了因根据初始需求扭矩进行控制而出现的电机转速突变的情况，从而能够在保证电动汽车动力性的前提下，有效抑制电机的抖动，增强了电动汽车的平顺性，提高了用户的驾车体验。同时该系统实现起来简单方便，且控制的准确度较高。
另外，根据本发明上述实施例提出的电动汽车的防抖控制系统还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述滤波器的传递函数为其中，G1表示所述滤波器的传递函数，fL为所述滤波器的截止频率，s为复变量。
进一步地，通过所述滤波器对所述电机的当前转速进行滤波处理的环节为滞后延时环节。
根据本发明的一个实施例，所述比例微分控制器的传递函数为G2(s)＝kp+kds，其中，G2表示所述比例微分控制器的传递函数，kp为所述比例微分控制器的比例系数，kd为所述比例微分控制器的微分系数，s为复变量。
进一步地，通过所述比例微分控制器对所述转速差值进行比例微分调节的环节为超前调节环节。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种电动汽车，该电动汽车包括本发明第二方面实施例提出的电动汽车的防抖控制系统。
根据本发明实施例的电动汽车，能够在保证动力性的前提下，有效抑制电机的抖动，从而能够增强平顺性，提高了用户的驾车体验。
附图说明
图1为根据本发明实施例的电动汽车的防抖控制方法的流程图；
图2为根据本发明一个实施例的扭矩和转速的曲线图；
图3为根据本发明另一个实施例的扭矩和转速的曲线图；
图4为根据本发明实施例的电动汽车的防抖控制系统的方框示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图来描述本发明实施例的电动汽车的防抖控制方法、系统及电动汽车。
图1为根据本发明实施例的电动汽车的防抖控制方法的流程图。
如图1所示，本发明实施例的电动汽车的防抖控制方法，包括以下步骤：
S101，获取电动汽车的电机的当前转速。
在本发明的实施例中，可从电动汽车的电机控制器中读取电机的当前转速。
S102，对电机的当前转速进行滤波处理以得到电机的设定转速。
如图2所示，在电动汽车启动加速或低速急加速时，电机的初始需求扭矩随着时间而匀速上升，而对应的电机的转速可能会出现波动。在本发明的实施例中，若能够控制电机以设定转速运行，使得电机转速的上升曲线趋于光滑，则可抑制因电机转速波动而导致的电机抖动。
在本发明的实施例中，可通过滤波器对电机的当前转速进行滤波处理，以得到电机的设定转速，其中，滤波器的传递函数可为其中，G1表示滤波器的传递函数，fL为滤波器的截止频率，s为复变量。为便于理解和计算，可将该传递函数离散化，得到函数其中，x1(n)和y1(n)分别表示滤波器的输入和输出，DT为整车控制器的调度周期。
S103，计算电机的当前转速与设定转速之间的转速差值，并对转速差值进行比例微分调节以获取电机的补偿扭矩。
在本发明的实施例中，可通过比例微分控制器对转速差值进行比例微分调节，其中，比例微分控制器的传递函数可为G2(s)＝kp+kds，其中，G2表示比例微分控制器的传递函数，kp为比例微分控制器的比例系数，kd为比例微分控制器的微分系数，s为复变量。为便于理解和计算，可将该传递函数离散化，得到函数其中，x2(n)和y2(n)分别表示比例微分控制器的输入和输出。
需要说明的是，滤波器和比例微分控制器的传递函数中的各个参数可受电动汽车动力系统的性能等因素的影响，各个参数可根据实验确定，在此不便限定为具体数值。
S104，获取电动汽车的加速踏板信号，并根据加速踏板信号和电机的当前转速计算电机的初始需求扭矩。
电动汽车的启动或加速可由驾驶员通过操作加速踏板来实现。在电动汽车启动或加速时，可根据踏板信号和电机的当前转速计算电机的初始需求扭矩。
S105，将补偿扭矩叠加到电机的初始需求扭矩以获得电机的实际需求扭矩，并根据电机的实际需求扭矩对电机的扭矩输出进行控制以抑制电机的抖动。
一般地，电机的初始需求扭矩可如图2所示，是随着时间而匀速上升的。在将补偿扭矩叠加到电机的初始需求扭矩后，所获得的电机的实际需求扭矩可如图3所示。通过对比图2和图3中扭矩和转速的曲线，不难看出，与匀速上升的初始需求扭矩相比，在电机的当前转速突升时，电机的实际需求扭矩要相对降低，而在电机的当前转速突降时，电机的实际需求扭矩要相对升高。在本发明的实施例中，通过滤波器对电机的当前转速进行滤波处理的环节为滞后延时环节，而通过比例微分控制器对转速差值进行比例微分调节的环节为超前调节环节，因此，电机的实际转速是在电机的实际需求扭矩控制下的转速。如图3所示，在根据电机的实际需求扭矩对电机的扭矩输出进行控制时，电机转速的上升曲线较为平滑，从而可成功抑制电机的抖动。
另外，电机的初始需求扭矩因为受到加速踏板信号的影响，所以能够反映出驾驶员对于电动汽车的实际控制意图。在本发明的一个实施例中，可设定补偿扭矩限制值，使得补偿扭矩能够对电机的初始需求扭矩进行微调整，抑制电机的抖动即可，而不可使补偿扭矩过大，防止因电机的实际需求扭矩和所发出的初始需求扭矩差别过大而背离了驾驶员的实际控制意图。
根据本发明实施例的电动汽车的防抖控制方法，通过对电机的当前转速进行滤波处理，得到电机的设定转速，然后对电机的当前转速与设定转速之间的转速差值进行比例微分调节，得到电机的补偿扭矩，再将该补偿扭矩叠加到初始需求扭矩，得到电机的实际需求扭矩，并以电机的实际需求扭矩对电机的扭矩输出进行控制。由此，能够根据电机的设定转速和当前转速间的差值对电机的扭矩进行超前调节，有效改善了因根据初始需求扭矩进行控制而出现的电机转速突变的情况，从而能够在保证电动汽车动力性的前提下，有效抑制电机的抖动，增强了电动汽车的平顺性，提高了用户的驾车体验。同时该方法实现起来简单方便，且控制的准确度较高。
为实现上述实施例的电动汽车的防抖控制方法，本发明还提出一种电动汽车的防抖控制系统。
如图4所示，本发明实施例的电动汽车的防抖控制系统，包括：第一获取模块10、滤波器20、计算模块30、比例微分控制器40、第二获取模块50和控制模块60。
其中，第一获取模块10用于获取电机的当前转速；滤波器20用于对电机的当前转速进行滤波处理以得到电机的设定转速；计算模块30用于计算当前转速与设定转速之间的转速差值；比例微分控制器40用于对转速差值进行比例微分调节以获取电机的补偿扭矩；第二获取模块50用于获取电动汽车的加速踏板信号，并根据加速踏板信号和电机的当前转速计算电机的初始需求扭矩；控制模块60用于将补偿扭矩叠加到电机的初始需求扭矩以获得电机的实际需求扭矩，并根据电机的实际需求扭矩对电机的扭矩输出进行控制以抑制电机的抖动。
在本发明的实施例中，第一获取模块10可从电动汽车的电机控制器中读取电机的当前转速。
如图2所示，在电动汽车启动加速或低速急加速时，电机的初始需求扭矩随着时间而匀速上升，而对应的电机的转速可能会出现波动。在本发明的实施例中，若能够控制电机以设定转速运行，使得电机转速的上升曲线趋于光滑，则可抑制因电机转速波动而导致的电机抖动。
在本发明的实施例中，滤波器的传递函数可为其中，G1表示滤波器的传递函数，fL为滤波器的截止频率，s为复变量。为便于理解和计算，可将该传递函数离散化，得到函数其中，x1(n)和y1(n)分别表示滤波器n时刻的输入和输出，DT为整车控制器的调度周期。
在本发明的实施例中，比例微分控制器的传递函数可为G2(s)＝kp+kds，其中，G2表示比例微分控制器的传递函数，kp为比例微分控制器的比例系数，kd为比例微分控制器的微分系数，s为复变量。为便于理解和计算，可将该传递函数离散化，得到函数其中，x2(n)和y2(n)分别表示比例微分控制器n时刻的输入和输出。
需要说明的是，滤波器和比例微分控制器的传递函数中的各个参数可受电动汽车动力系统的性能等因素的影响，各个参数可根据实验确定，在此不便限定为具体数值。
电动汽车的启动或加速可由驾驶员通过操作加速踏板来实现。在电动汽车启动或加速时，第二获取模块50可根据踏板信号和电机的当前转速计算电机的初始需求扭矩。
一般地，电机的初始需求扭矩可如图2所示，是随着时间而匀速上升的。在将补偿扭矩叠加到电机的初始需求扭矩后，所获得的电机的实际需求扭矩可如图3所示。通过对比图2和图3中扭矩和转速的曲线，不难看出，与匀速上升的初始需求扭矩相比，在电机的当前转速突升时，电机的实际需求扭矩要相对降低，而在电机的当前转速突降时，电机的实际需求扭矩要相对升高。在本发明的实施例中，通过滤波器对电机的当前转速进行滤波处理的环节为滞后延时环节，而通过比例微分控制器对转速差值进行比例微分调节的环节为超前调节环节，因此，电机的实际转速是在电机的实际需求扭矩控制下的转速。如图3所示，在控制模块60根据电机的实际需求扭矩对电机的扭矩输出进行控制时，电机转速的上升曲线较为平滑，从而可成功抑制电机的抖动。
另外，电机的初始需求扭矩因为受到加速踏板信号的影响，所以能够反映出驾驶员对于电动汽车的实际控制意图。在本发明的一个实施例中，可设定补偿扭矩限制值，使得补偿扭矩能够对电机的初始需求扭矩进行微调整，抑制电机的抖动即可，而不可使补偿扭矩过大，防止因电机的实际需求扭矩和所发出的初始需求扭矩差别过大而背离了驾驶员的实际控制意图。
根据本发明实施例的电动汽车的防抖控制系统，通过对电机的当前转速进行滤波处理，得到电机的设定转速，然后对电机的当前转速与设定转速之间的转速差值进行比例微分调节，得到电机的补偿扭矩，再将该补偿扭矩叠加到初始需求扭矩，得到电机的实际需求扭矩，并以电机的实际需求扭矩对电机的扭矩输出进行控制。由此，能够根据电机的设定转速和当前转速间的差值对电机的扭矩进行超前调节，有效改善了因根据初始需求扭矩进行控制而出现的电机转速突变的情况，从而能够在保证电动汽车动力性的前提下，有效抑制电机的抖动，增强了电动汽车的平顺性，提高了用户的驾车体验。同时该系统实现起来简单方便，且控制的准确度较高。
对应上述实施例，本发明还提出一种电动汽车。
本发明实施例的电动汽车，包括本发明上述实施例提出的电动汽车的防抖控制系统，其具体的实施方式可参照上述实施例，为避免冗余，在此不再赘述。
根据本发明实施例的电动汽车，能够在保证动力性的前提下，有效抑制电机的抖动，从而能够增强平顺性，提高了用户的驾车体验。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种电动汽车的防抖控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取所述电动汽车的电机的当前转速；
对所述电机的当前转速进行滤波处理以得到所述电机的设定转速；
计算所述电机的当前转速与所述设定转速之间的转速差值，并对所述转速差值进行比例微分调节以获取所述电机的补偿扭矩；
获取所述电动汽车的加速踏板信号，并根据所述加速踏板信号和所述电机的当前转速计算所述电机的初始需求扭矩；
将所述补偿扭矩叠加到所述电机的初始需求扭矩以获得所述电机的实际需求扭矩，并根据所述电机的实际需求扭矩对所述电机的扭矩输出进行控制以抑制所述电机的抖动。
2.根据权利要求1所述的电动汽车的防抖控制方法，其特征在于，通过滤波器对所述电机的当前转速进行滤波处理，其中，所述滤波器的传递函数为其中，G1表示所述滤波器的传递函数，fL为所述滤波器的截止频率，s为复变量。
3.根据权利要求2所述的电动汽车的防抖控制方法，其特征在于，通过所述滤波器对所述电机的当前转速进行滤波处理的环节为滞后延时环节。
4.根据权利要求1所述的电动汽车的防抖控制方法，其特征在于，通过比例微分控制器对所述转速差值进行比例微分调节，其中，所述比例微分控制器的传递函数为G2(s)＝kp+kds，其中，G2表示所述比例微分控制器的传递函数，kp为所述比例微分控制器的比例系数，kd为所述比例微分控制器的微分系数，s为复变量。
5.根据权利要求4所述的电动汽车的防抖控制方法，其特征在于，通过所述比例微分控制器对所述转速差值进行比例微分调节的环节为超前调节环节。
6.一种电动汽车的防抖控制系统，其特征在于，包括：
第一获取模块，所述第一获取模块用于获取所述电机的当前转速；
滤波器，所述滤波器用于对所述电机的当前转速进行滤波处理以得到所述电机的设定转速；
计算模块，所述计算模块用于计算所述当前转速与所述设定转速之间的转速差值；
比例微分控制器，所述比例微分控制器用于对所述转速差值进行比例微分调节以获取所述电机的补偿扭矩；
第二获取模块，所述第二获取模块用于获取所述电动汽车的加速踏板信号，并根据所述加速踏板信号和所述电机的当前转速计算所述电机的初始需求扭矩；
控制模块，所述控制模块用于将所述补偿扭矩叠加到所述电机的初始需求扭矩以获得所述电机的实际需求扭矩，并根据所述电机的实际需求扭矩对所述电机的扭矩输出进行控制以抑制所述电机的抖动。
7.根据权利要求6所述的电动汽车的防抖控制系统，其特征在于，所述滤波器的传递函数为其中，G1表示所述滤波器的传递函数，fL为所述滤波器的截止频率，s为复变量。
8.根据权利要求7所述的电动汽车的防抖控制系统，其特征在于，通过所述滤波器对所述电机的当前转速进行滤波处理的环节为滞后延时环节。
9.根据权利要求6所述的电动汽车的防抖控制系统，其特征在于，所述比例微分控制器的传递函数为G2(s)＝kp+kds，其中，G2表示所述比例微分控制器的传递函数，kp为所述比例微分控制器的比例系数，kd为所述比例微分控制器的微分系数，s为复变量。
10.根据权利要求9所述的电动汽车的防抖控制系统，其特征在于，通过所述比例微分控制器对所述转速差值进行比例微分调节的环节为超前调节环节。
11.一种电动汽车，其特征在于，包括根据权利要求6-10中任一项所述的电动汽车的防抖控制系统。
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