CN108583366A - 一种电动汽车低速抖动的控制方法 - Google Patents

一种电动汽车低速抖动的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车低速抖动的控制方法，1)电机转速和车速之差并经比例微分调节后，作为补偿转矩与整车控制器的给定转矩叠加生成目标转矩；2)目标转矩命令经陷波器滤波后作为电机转矩执行指令以消除传动系统的欠阻尼特性带来的车辆低速抖动；3)电机转矩指令通过电机控制器发送给电机执行。本发明提供的方法易于实现，不增加系统成本，并且对整车的基本性能没有影响。

Description

一种电动汽车低速抖动的控制方法
技术领域
本发明涉及电动汽车，更具体的是涉及一种电动汽车低速抖动问题的控制方法。
背景技术
与传统汽车相比，电驱动的新能源汽车以电机作为驱动系统，转矩响应快，电机工作状态切换频繁，电机、减速箱以及驱动轴构成的传动系统表现为惯性与弹性为主的欠阻尼系统。车辆在低速工况下，传动系统会出现抖动现象，严重影响整车NVH。
现有的抑制抖动和噪声的方法大都对电机转矩步长进行调整或对转矩给定进行钝化处理，通过调整电机输出扭矩中低速瞬时跳变的步长，减小电机输出转矩对整车传动系统的冲击。这些方法都没有从车辆抖动的本质即电动汽车传动系统的欠阻尼特性出发解决问题，不能从根本上解决电动汽车低速抖动。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于通过电机转矩补偿策略，有效解决源于传动系统的欠阻尼特性产生的车辆动态响应过程中的抖动问题。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
一种电动汽车低速抖动的控制方法，包括以下步骤，
1)电机转速和车速之差并经比例微分(PD)调节后，作为补偿转矩与整车控制器的给定转矩叠加生成目标转矩；
2)目标转矩命令经陷波器滤波后作为电机转矩执行指令以消除传动系统的欠阻尼特性带来的车辆低速抖动；
3)电机转矩指令通过电机控制器发送给电机执行。
所述的陷波滤波器使用带阻滤波器对消车辆传动系统的振荡频率对应的极点使得共振频率增益为零，同时在电动汽车标定频率处引入过阻尼极点，所述的电动汽车标定频率大于所述的共振频率。
车速由ABS系统经比例处理得到。
整车控制器的给定转矩由油门踏板滤波后得到。
所述的振荡频率为5～6Hz，所述的电动汽车标定频率为50～60Hz。
电动汽车传动系统可简化为欠阻尼的二阶系统，传递函数为
其中，s是拉普拉斯变换的微分算子，,ξ是二阶系统的阻尼比，，ωn对应传动系统传递函数的振荡频率。
所述的陷波滤波器为
其中，ψ,ξ为二阶系统的阻尼比，ψ为车辆标定时确定的阻尼比，ψ＞ξ，ωn对应传动系统传递函数的振荡频率，ωn1为电动汽车标定频率，s是拉普拉斯变换的微分算子。
所述的低速为电机转速在50rpm-150rpm。
其由DSP或FPGA实现。
本发明的有益效果为：
本发明所提供的电动汽车低速抖动电机转矩补偿策略易于实现，不增加系统成本，并且对整车的基本性能没有影响。
附图说明
图1为本发明提供的电机转矩阻尼控制一种实现方法的框图。
图2为本发明提供的解决电动汽车低速抖动问题的电机转矩控制补偿算法的一种实现方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的伺服驱动器的主回路输入电源缺相检测装置进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
由于电动汽车传动系统的欠阻尼特性，在电机转速在50rpm-150rpm，如100rpm左右发生大幅波动，转速波动频率5～6Hz左右。在车辆启动加速过程中，电机穿越传动系统固有频率时，所述的传动系统固有频率为5～6Hz左右，此时将会产生共振。
低速启动状态下，整车控制器的转矩指令由加速踏板滤波后得到，整车控制器(ECU)将转矩指令发送给电机控制器。由于车辆本身的惯量很大，车速信号受传动系统共振的影响很小；电机转速由于与传动系统直接相连，会收到传动系统共振的影响从而有较大的波动。
图1所示，将电机转速及车速做差，经过比例微分调节，得到转矩给定补偿值。转矩给定补偿值与整车控制器的转矩指令相叠加，作为电机转矩指令。一般控制中，转速时开环，没有速度闭环。比例微分的输出作为转矩补偿值，叠加到给定转速，速度闭环控制，有效提高了控制的超前性，其中，
电动汽车传动系统可简化为欠阻尼的二阶系统，传递函数为
对电机转矩指令进行滤波以补偿车辆欠阻尼特性。电机转矩命令经过的陷波滤波器使用带阻滤波器对消车辆传动系统的振荡频率对应的极点，使得对应共振频率增益为零。同时在其他频率处引入过阻尼极点。滤波器的传递函数为
其中ψ＞ξ。滤波器参数的选择由不同的车辆特性决定。
经过滤波后的转矩指令为电机实际应执行的转矩指令，通过电机控制器发送给电机执行。电机转速不会突变。加上陷波器的目的是为了减小车辆共振引起的低速抖动，使得车速平滑。F(s)串联在控制环路中，其分子多项式用来对消P(s)的分母多项式。F(s)的分母多项式对应的就是过阻尼极点。ψ＞ξ，ωn对应传动系统传递函数的振荡频率。ωn1和ψ在车辆标定时确定，不同的车辆配置取值可能不同。ωn1可设置在远离5～6Hz的地方，如50～60Hz。极点是预设，通过引入过阻尼极点，可以使得整个传动系统呈现过阻尼，不会有振荡出现。上述PD控制器可放置在反馈通道中，滤波器放置在前向通道中。滤波器用于消除传动系统的共振频率，它与PD共同作用，可以进一步提高系统的阻尼率。
图2所描述的算法可以在电机控制器中的处理器执行，如DSP，FPGA等。
本发明所提供的电动汽车低速抖动电机转矩补偿策略易于实现，不增加系统成本，并且对整车的基本性能没有影响。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种电动汽车低速抖动的控制方法，其特征在于，包括以下步骤，
1)电机转速和车速之差并经比例微分调节后，作为补偿转矩与整车控制器的给定转矩叠加生成目标转矩；
2)目标转矩命令经陷波器滤波后作为电机转矩执行指令以消除传动系统的欠阻尼特性带来的车辆低速抖动；
3)电机转矩指令通过电机控制器发送给电机执行。
2.根据权利要求1所述的电动汽车低速抖动的控制方法，其特征在于：所述的陷波滤波器使用带阻滤波器对消车辆传动系统的振荡频率对应的极点使得共振频率增益为零，同时在电动汽车标定频率处引入过阻尼极点，所述的电动汽车标定频率大于所述的共振频率。
3.根据权利要求1所述的电动汽车低速抖动的控制方法，其特征在于：车速由ABS系统经比例处理得到。
4.根据权利要求1所述的电动汽车低速抖动的控制方法，其特征在于：整车控制器的给定转矩由油门踏板滤波后得到。
5.根据权利要求1所述的电动汽车低速抖动的控制方法，其特征在于：所述的共振频率为5～6Hz，所述的电动汽车标定频率为50～60Hz。
6.根据权利要求1所述的电动汽车低速抖动的控制方法，其特征在于：电动汽车传动系统可简化为欠阻尼的二阶系统，传递函数为
其中，s是拉普拉斯变换的微分算子，,ξ是二阶系统的阻尼比，，ωn对应传动系统传递函数的振荡频率。
7.根据权利要求1所述的电动汽车低速抖动的控制方法，其特征在于：所述的陷波滤波器为
其中，ψ,ξ为二阶系统的阻尼比，ψ为车辆标定时确定的阻尼比，ψ＞ξ，ωn对应传动系统传递函数的振荡频率，ωn1为电动汽车标定频率，s是拉普拉斯变换的微分算子。
8.根据权利要求1所述的电动汽车低速抖动的控制方法，其特征在于：所述的低速为电机转速在50rpm-150rpm。
9.根据权利要求1所述的电动汽车低速抖动的控制方法，其特征在于：其由DSP或FPGA实现。
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