CN107031644A - 混合动力汽车的主动式振动控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及混合动力汽车的主动式振动控制方法及装置，能够通过利用了FFT的频谱分析来控制非正常振动成分。混合动力汽车的主动式振动控制方法包括：根据电机或发动机的位置信息选择基准角信号的步骤；根据上述基准角信号生成基准角的步骤；设定快速傅立叶变换(FFT)的周期并对FFT信号进行分析的步骤；设定基于发动机转速和负载的基准波普的步骤；根据上述基准波普抽出各不同频率的振动成分的步骤；选择上述各不同频率的振动成分中的去除对象频率来进行合算，并执行逆FFT的步骤；确定基于发动机转速和负载的振幅比的步骤；以及根据上述振幅比和发动机扭矩执行各不同频率的主动式振动控制的步骤。

Description

混合动力汽车的主动式振动控制方法及装置
技术领域
本发明涉及混合动力汽车的主动式振动控制方法及装置，更详细地讲，涉及如下的混合动力汽车的主动式振动控制方法及装置：能够通过利用了FFT(Fast FourierTransform，快速傅立叶变换)的频谱分析，对非正常振动成分进行控制。
背景技术
混合动力汽车是使用彼此不同的两种以上的动力源的汽车，因此一般表示通过使燃料燃烧来获得驱动力的发动机和从电池电力获得驱动力的电机来驱动的车辆。
关于混合动力汽车，在通过由发动机和电机构成的两个动力源来行驶的过程中，通过使发动机和电机和谐地工作，从而能够提供最佳的输出扭矩。
混合动力汽车能够以发动机和电机作为动力源而形成多种结构，存在如下方式：通过发动机离合器连接发动机与电机，在电机上连接变速器的TMED(TransmissionMounted Electric Device)方式；以及电机直接与发动机的曲轴连接并通过飞轮与变速器连接的FMED(Flywheel Mounted Electric Device)方式。
其中，关于FMED方式的混合动力汽车，由于噪音和振动严重，因此研究有各种用于减少振动的方法，大部分是利用频率分析方法来提取振动成分。
在以往的频率分析中，主要使用利用了带通(band pass)滤波器的模拟方法，这是通过观察所预想的各频段上的振幅来判断是否有异常。
但是，发动机固有的振动成分与噪音性振动成分的区分并不明确，在有些情况下由于出现必要以上的过度的振动抑制控制，对控制效率性和能量管理方面产生不良影响。另外，由于仅能够对特定频率成分进行基准信号生成及同步，因此无法进行对于有可能额外诱发的其他频率成分的全面且主动的控制。
记载于该背景技术部分的事项是用于增进对发明背景的理解，有可能包括对于本领域技术人员而言不是公知的现有技术事项。
现有技术文献
专利文献：韩国公开专利第10-2010-0064603号(2010.06.15.)
发明内容
因此，本发明是为了解决如上所述的问题而完成的，提供如下的混合动力汽车的主动式振动控制方法及装置：通过利用了FFT(Fast Fourier Transform，快速傅立叶变换)的整个频谱分析，精密地控制非正常振动成分，能够通过反馈而对基于振动控制的周边频率成分的变化也进行实时反映。
为了实现如上所述的目的，可以是，本发明的实施例的混合动力汽车的主动式振动控制方法包括：对包括发动机转速或电机转速在内的控制信号进行检测的步骤；根据电机或发动机的位置信息选择基准角信号的步骤；设定快速傅立叶变换(FFT)的周期，根据上述基准角信号对相应于上述周期的控制信号进行FFT变换的步骤；设定基于发动机转速和负载的基准波普的步骤；对进行了FFT变换的信号与上述基准波普进行比较来抽出去除对象振动成分的步骤；按照不同频率对上述去除对象振动成分进行合算并执行逆FFT(快速傅立叶逆变换)的步骤；确定基于发动机转速和负载的振幅比的步骤；以及根据上述振幅比和发动机扭矩，执行各不同频率的主动式振动控制的步骤。
可以是，上述基准角信号是根据电机的位置信息并按照旋转变压器极数(m)来分频而设定，或者是根据发动机的位置信息设置在一号气缸或四号气缸的上止点(TDC)与下止点(BDC)之间。
可以是，上述FFT的周期是考虑发动机的汽缸和冲程来设定。
可以是，在对上述FFT的信号进行分析的步骤中，运算不同频率的大小(magnitude)和相位(phase)信息。
可以是，将进行了FFT变换的信号比上述基准波普大的频率成分抽出为去除对象振动成分。
可以是，上述不同频率的主动式振动控制是输出与将通过逆FFT生成的基准信号、发动机扭矩以及振幅比相乘的值的倒数对应的电机扭矩来去除振动成分。
可以是，本发明的其他实施例的混合动力汽车的主动式振动控制装置，该混合动力汽车作为动力源具备发动机和电机，上述混合动力汽车的主动式振动控制装置包括：位置传感器，对上述发动机或电机的位置信息进行检测；以及控制器，根据上述位置传感器的信号选择基准角信号，对包括发动机转速或电机转速在内的控制信号进行快速傅立叶变换(FFT)，通过FFT分析抽出去除对象振动成分之后执行逆FFT来执行不同频率的主动式振动控制。
可以是，上述控制器设定基于发动机转速和负载的基准波普，对上述基准波普与进行了FFT变换的信号进行比较来抽出去除对象振动成分。
可以是，上述控制器按照不同频率对去除对象振动成分进行合算之后，执行逆FFT来生成基准信号。
可以是，上述控制器确定基于发动机转速和负载的振幅比，反映上述振幅比和发动机扭矩来执行各不同频率的主动式振动控制。
可以是，上述控制器输出与将通过逆FFT生成的基准信号、发动机扭矩以及振幅比相乘的值的倒数对应的电机扭矩来将去除对象振动成分去除。
可以是，上述控制器根据电机的位置信息并按照旋转变压器极数(m)进行分频来设定基准角信号，或者根据发动机的位置信息将基准角信号设定在一号气缸或四号气缸的上止点(TDC)与下止点(BDC)之间。
可以是，上述控制器考虑发动机的汽缸和冲程来设定FFT的周期，运算不同频率的大小(magnitude)和相位(phase)信息来对FFT的信号进行分析。
如上所述，根据本发明的实施例，能够通过FFT频谱分析对不同频率提取正确的振动成分，因此能够主动地进行控制以加减振动。因此，能够在直接利用发动机或电机的基准角判断系统的同时，省略如以往技术那样的用于信号同步的单独的装置或算法。
另外，能够单独调节作为振动控制对象的频率和振动加减量，从而能够防止由过多的振动消除控制导致的低效率的能量使用，通过实时的反馈控制而能够执行正确且高效的主动式振动控制。
附图说明
图1是示意地示出本发明的实施例的混合动力汽车的主动式振动控制装置的框图。
图2是示出本发明的实施例的混合动力汽车的主动式振动控制方法的流程图。
图3是示出适用本发明的实施例的混合动力汽车的主动式振动控制方法来减少振动的图。
图4A至图4F是用于说明本发明的实施例的混合动力汽车的主动式振动控制方法的图表。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施例进行详细说明，以使本领域技术人员能够容易实施本发明。但是，本发明能够通过各种不同的方式来实现，不限定于此处说明的实施例。
在整个说明书中，当某一部分“包含”某构成要件时，只要没有特别相反的记载，则表示不是排除其他的构成要件而是还可以包括其他的构成要件。
在整个说明书中，标注相同的附图标记的部分表示相同的构成要件。
本说明书中使用的“车辆”、“汽车”、“车辆的”、“自动车”或其他类似的术语包含运动型多功能车(sports utility vehicles；SUV)、巴士、卡车、包括各种商用车在内的乘用车、包括各种游艇或船舶在内的船、飞机以及包括与飞机类似物体的自动车，并包括混合动力汽车、电动车、插电式混合动力电车、氢燃料车辆以及其他代替燃料(例如，从石油以外的资源获得的燃料)车辆。
其中，几个方法可以通过至少一个控制器来执行。所谓控制器的术语是指包括存储器和执行一个以上的具有算法结构的步骤的处理器的硬件装置。上述存储器存储有算法步骤，处理器为了执行以下记载的一个以上流程而执行上述算法步骤。
另外，本发明的控制逻辑能够通过包含由处理器、控制器或与此类似的装置执行的可执行程序指令的介质实现，该介质是计算机可读取的手段上的非暂时性的、计算机可读取的介质。计算机可读取的手段例如包括ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡以及光学数据存储装置，但是并不限定于此。计算机可读取的再生介质分散在通过网络连接的计算机系统，例如能够通过远程信息处理服务器或CAN(Controller Area Network：控制器区域网络)以分散方式存储并执行。
以下，参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
图1是示意地示出本发明的实施例的混合动力汽车的主动式振动控制装置的框图。
如图1所示，本发明的实施例的混合动力汽车的主动式振动控制装置包括发动机10、电机20、位置传感器25、离合器30、变速器40、电池50以及控制器60。
关于发动机10，作为动力源在启动的状态下使燃料燃烧来输出动力。即，关于上述发动机10，能够利用以往的使用化石燃料的汽油发动机或柴油发动机等公知的各种发动机。在发动机10中产生的旋转动力通过离合器30传递到变速器40侧。
电机20与发动机10连接并通过内部的逆变器接收所提供的驱动电源，从而使发动机10启动或辅助发动机10的输出。另外，上述电机20在惰行行驶下作为发电机来工作，从而向电池50提供再生能量。
在本发明的实施例中，上述电机20可以直接与发动机10的曲轴连接。
位置传感器25对上述发动机10或电机20的位置信息进行检测。即，上述位置传感器25可以包括对发动机的曲轴旋转角度或旋转位置进行检测的曲轴位置传感器(Crankshaft Position Sensor)和对电机的定子和转子的位置进行检测的电机位置传感器。
关于发动机转速，能够对由上述曲轴位置传感器检测到的曲轴的旋转角度进行微分来算出，关于电机转速，能够对从上述电机位置传感器检测到的电机位置进行微分来算出。
离合器30配置在连接至发动机10的曲轴的电机20与变速器40之间，对传递到变速器40的动力进行断续。关于上述离合器30，能够使用液压式摩擦离合器或干式摩擦离合器。
关于变速器40，变速比根据车速和运行条件而被调整，将所施加的扭矩按照变速比进行分配而传递到驱动轮，从而能够使车辆行驶。关于上述变速器40，能够使用自动变速器(AMT)或双离合变速器(DCT)中的任意一个。
电池50由多个单位电池构成，在电机20中存储有用于提供驱动电压的高电压。电池50根据混合动力汽车的行驶模式向电机20供给驱动电压或者通过在电机20中发电的电压而被充电。
控制器60根据上述位置传感器25的信号选择基准角信号，对控制信号执行快速傅立叶变换(FFT)，通过FFT分析对不同频率提取振动成分之后执行逆FFT，从而对各不同频率执行主动式振动控制。
即，上述控制器60设定基于发动机转速和负载的基准波普，对上述基准波普与FFT信号分析结果进行比较，从而能够对各不同频率提取振动成分，并选择各不同频率的振动成分中的去除对象频率来进行合算之后，执行逆FFT来生成基准信号。此处，上述基准信号可以表示不同频率的去除对象频率的逆FFT信号。
为了这种目的，上述控制器60能够由通过所设定的程序工作的一个以上处理器来实现，上述所设定的程序可以被编程为执行本发明的实施例的混合动力汽车的主动式振动控制方法的各步骤。
此处说明的各种实施例能够利用例如软件、硬件或者它们的组合而在能够由计算机或与其类似的装置读取的记录介质内实现。
按照硬件上的构成，此处说明的实施例能够利用ASICs(application specificintegrated circuits，专用集成电路)、DSPs(digital signal processors，数字信号处理器)、DSPDs(digital signal processing devices，数字信号处理装置)、PLDs(programmable logic devices，可编程逻辑装置)、FPGAs(field programmable gatearrays，可编程门阵列)、处理器(processors)、控制器(controllers)、微控制器(micro-controllers)、微处理器(microprocessors)、其他用于执行功能的电子单元中的至少一个来实现。
按照软件上的构成，在本说明书中说明的如步骤和功能这样的实施例能够通过独立的软件模块来实现。上述软件模块能够分别执行本说明书中说明的一个以上功能和动作。能够通过用适当的程序语言编写的软件应用来实现软件代码。
以下，参照图2和图3对本发明的实施例的混合动力汽车的主动式振动控制方法进行具体说明。
图2是示出本发明的实施例的混合动力汽车的主动式振动控制方法的流程图，图3是示出适用本发明的实施例的混合动力汽车的主动式振动控制方法来减少振动的图。
如图2所示，本发明的实施例的混合动力汽车的主动式振动控制方法通过上述位置传感器25检测发动机10或电机20的位置信息，上述控制器60利用位置信息来检测发动机转速或电机转速(S100)。
上述控制器60根据位置传感器25的信号选择基准角信号(S110)。即，上述控制器60根据发动机10的位置信息或电机20的位置信息来选择基准角信号。
上述控制器60能够根据电机20的位置信息，按照旋转变压器的极数(m)进行分频(dividing)来设定基准角信号，或者根据发动机10的位置信息将基准角信号设定在一号气缸或四号气缸的上止点(TDC)与下止点(BDC)之间。例如，控制器60根据电机20的位置信息来选择基准角信号，在16极信号的情况下能够进行8分频来生成基准角信号。此处，基准角信号表示用于执行FFT变换的开始时刻。
之后，控制器60设定用于执行快速傅立叶变换(FFT)的FFT周期(S120)。上述控制器60能够考虑发动机10的汽缸和冲程来设定整个周期。例如，在发动机10为四汽缸四冲程的情况下，曲轴角可以是720度。
当在上述S120步骤中设定了FFT周期时，控制器60对控制信号执行FFT(S130)。即，上述控制器60根据上述基准角信号对相应于FFT周期的发动机转速、发动机加速度、发动机旋转周期、电机转速、电机加速度或电机旋转周期进行FFT变换。即，上述控制信号可以是发动机转速、发动机加速度、发动机旋转周期、电机转速、电机加速度或电机旋转周期。
上述控制器60对实施了FFT变换的信号进行分析而对不同频率算出大小(magnitude)和相位(phase)信息。
另外，控制器60设定基于发动机转速和负载的基准波普(S140)。即，上述控制器60设定基于发动机运行点的不同频率的振动基准值。
当在上述S140步骤中设定了基准波普时，控制器60抽出去除对象振动成分(S150)。即，上述控制器60能够对所设定的振动基准值与FFT分析结果值进行比较来选择需要振动控制的对象。上述控制器60能够将进行了FFT变换的信号比上述基准波普大的频率成分选择为去除对象振动成分。
上述基准波普表示基于发动机转速和负载的正常的振动成分，因此将比上述基准波普大的频率成分判断为应去除的非正常的振动。例如，如图4B所示，能够将f2频率成分选择为去除对象振动成分。
当在上述S150步骤中抽出了不同频率的去除对象振动成分时，控制器60对不同频率的去除对象振动成分进行合算并进行逆FFT来生成基准信号(S160)。如上所述，上述基准信号表示不同频率的去除对象振动成分的逆FFT信号。
另外，控制器60确定基于发动机转速和负载的振幅比并反映发动机扭矩(S170)。即，上述控制器60能够将基于发动机运行点的振幅比和发动机扭矩输入到通过逆FFT生成的基准信号。此处，能够根据预先设定的映射来确定基于上述发动机转速和负载的振幅比。
之后，控制器60根据上述振幅比和发动机扭矩对各个不同频率执行主动式振动控制(S180)。即，上述控制器60以输出与将通过逆FFT生成的基准信号、发动机扭矩以及振幅比相乘的值的倒数对应的电机扭矩的方式进行控制，从而能够消除去除对象振动成分。
由于用基于时间的速度来表示对不同频率的去除对象振动成分进行了逆FFT变换的基准信号，因此为了转换为扭矩成分，将上述振幅比和发动机扭矩反映到基准信号来消除去除对象振动成分。即，如图4E和图4F所示，通过上述主动式振动控制，能够以仅剩下与上述基准波普对应的频率成分的方式进行控制。
参照图3，在附图的左上示出了按照所设定的FFT周期执行FFT分析来计算出的各个不同频率的振动的大小和相位信息，在附图的左下示出了重叠有去除对象振动成分的反相位扭矩。
即，能够反映左边所示的各个不同频率的振动成分和反相位扭矩，以如附图的右侧所示将去除对象振动成分全部去除且仅留下想要的振动成分的方式进行控制。
如上所述，根据本发明的实施例，通过FFT频谱分析能够对不同频率抽出正确的振动成分，因此能够进行主动地加减振动的控制。因此，能够在直接利用发动机或电机的基准角判断系统的同时省略如现有技术那样的用于信号同步的单独的装置或算法。
另外，能够单独调节作为振动控制对象的频率和振动加减量，从而能够防止由过多的振动消除控制导致的低效率的能源使用，通过实时的反馈控制而能够执行正确且高效的主动式振动控制。
以上，虽然对有关本发明的优选实施例进行了说明，但是本发明并不限定于上述实施例，还包括本领域技术人员对本发明的实施例进行简单变更而被认为是等同范围的所有变更。

Claims (13)

1.一种混合动力汽车的主动式振动控制方法，包括：
对包括发动机转速或电机转速在内的控制信号进行检测的步骤；
根据电机或发动机的位置信息选择基准角信号的步骤；
设定快速傅立叶变换的周期，根据上述基准角信号对相应于上述周期的控制信号进行快速傅立叶变换的步骤；
设定基于发动机转速和负载的基准波普的步骤；
对进行了快速傅立叶变换的信号与上述基准波普进行比较来抽出去除对象振动成分的步骤；
按照不同频率对上述去除对象振动成分进行合算并执行快速傅立叶逆变换的步骤；
确定基于发动机转速和负载的振幅比的步骤；以及
根据上述振幅比和发动机扭矩，执行各不同频率的主动式振动控制的步骤。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车的主动式振动控制方法，其特征在于，
上述基准角信号是根据电机的位置信息并按照旋转变压器极数来分频而设定，或者是根据发动机的位置信息设置在一号气缸或四号气缸的上止点与下止点之间。
3.根据权利要求1所述的混合动力汽车的主动式振动控制方法，其特征在于，
上述快速傅立叶变换的周期是考虑发动机的汽缸和冲程来设定。
4.根据权利要求1所述的混合动力汽车的主动式振动控制方法，其特征在于，
在对上述快速傅立叶变换的信号进行分析的步骤中，运算不同频率的大小和相位信息。
5.根据权利要求1所述的混合动力汽车的主动式振动控制方法，其特征在于，
将进行了快速傅立叶变换的信号比上述基准波普大的频率成分抽出为去除对象振动成分。
6.根据权利要求1所述的混合动力汽车的主动式振动控制方法，其特征在于，
上述不同频率的主动式振动控制是输出与将通过快速傅立叶逆变换生成的基准信号、发动机扭矩以及振幅比相乘的值的倒数对应的电机扭矩来去除振动成分。
7.一种混合动力汽车的主动式振动控制装置，该混合动力汽车作为动力源具备发动机和电机，其特征在于，上述混合动力汽车的主动式振动控制装置包括：
位置传感器，对上述发动机或电机的位置信息进行检测；以及
控制器，根据上述位置传感器的信号选择基准角信号，对包括发动机转速或电机转速在内的控制信号进行快速傅立叶变换，通过快速傅立叶变换分析抽出去除对象振动成分之后执行快速傅立叶逆变换来执行不同频率的主动式振动控制。
8.根据权利要求7所述的混合动力汽车的主动式振动控制装置，其特征在于，
上述控制器设定基于发动机转速和负载的基准波普，对上述基准波普与进行了快速傅立叶变换的信号进行比较来抽出去除对象振动成分。
9.根据权利要求8所述的混合动力汽车的主动式振动控制装置，其特征在于，
上述控制器按照不同频率对去除对象振动成分进行合算之后，执行快速傅立叶逆变换来生成基准信号。
10.根据权利要求9所述的混合动力汽车的主动式振动控制装置，其特征在于，
上述控制器确定基于发动机转速和负载的振幅比，反映上述振幅比和发动机扭矩来执行各不同频率的主动式振动控制。
11.根据权利要求10所述的混合动力汽车的主动式振动控制装置，其特征在于，
上述控制器输出与将通过快速傅立叶逆变换生成的基准信号、发动机扭矩以及振幅比相乘的值的倒数对应的电机扭矩来将去除对象振动成分去除。
12.根据权利要求7所述的混合动力汽车的主动式振动控制装置，其特征在于，
上述控制器根据电机的位置信息并按照旋转变压器极数进行分频来设定基准角信号，或者根据发动机的位置信息将基准角信号设定在一号气缸或四号气缸的上止点与下止点之间。
13.根据权利要求7所述的混合动力汽车的主动式振动控制装置，其特征在于，
上述控制器考虑发动机的汽缸和冲程来设定快速傅立叶变换的周期，运算不同频率的大小和相位信息来对快速傅立叶变换的信号进行分析。
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