CN110126639A - 基于电动汽车电驱动系统的扭振控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电动汽车电驱动系统的扭振控制方法，通过调节电动机输出控制扭矩来消弱因负荷突变产的反向冲击力；运用电机控制周期任务、矢量控制方式完成电机扭矩的调节。采用上述技术方案，实时采集电机转速，周期时间内算出电机转速变化的加速度，并根据电机转速的加速度来进行扭矩的调节，若电机转速加速度正向变化过大，则减小输出扭矩，减缓加速度的变化；若电机转速加速度反向变化过大，则增加输出扭矩；通过这种方式，消弱因负荷突变产的反向冲击力，以提高电动汽车的驾乘感受。
Description
技术领域
本发明属于新能源汽车控制的技术领域。更具体地，本发明涉及一种基于电动汽车电驱动系统的扭振控制方法。
背景技术
随着国家对新能源汽车的大力支持和时代趋势的发展，都对新能源汽车提出了越来越高的要求。不仅要求其环保节能，而且对新能源汽车的驾驶感受也高于传统汽车。A级及以上电动汽车使用的电机功率基本在90kW以上，输出峰值扭矩也达到二百多牛米甚至三百牛米，机械特性较硬。
对于扭振控制，在传统汽车上有发动机扭矩控制优化策略，在发动机扭矩控制管理系统中，收到驾驶员踏下或松开的油门开度，根据油门踏板开度信号计算驾驶员的扭矩需求，再根据发动机转速变化规律，建立理想的转速模型。当有大的扭矩请求或者扭矩请求降低程度比较大，也就是扭矩变化率较大时，发动机管理系统会采用滤波计算方式，通过火路和气路控制使发动机发出扭矩对于驾驶员扭矩需求变化有滞后，使得输出的扭矩逐渐达到需求扭矩，以减弱由于动力总成间隙和弹性变形引起的发动机转速波动，来优化车辆驾驶性能，提高驾乘人员的驾乘感受。
电动汽车无扭振处理系统的电机输出轴直接和减速器相连，减速器和半轴相连，半轴连接到轮胎，其连接方式如图1所示。
与传统汽油车相比，现有的电动汽车在整个动力传输系统中都无扭振处理系统和阻尼系统，最直观的感受就是起步加速和松油门减速时，驾驶员能明显感受到车身的抖动。当起步加速和松油门减速时，即是负荷突变的过程。突变的负荷会对动力系统产生一个反向冲击；由于在整个动力传输系统中都无扭振处理和阻尼系统，无法抵消或者减弱这种反向冲击力，反向冲击会传递到车身直至座椅，让驾乘人员明显的感觉到抖动，严重影响驾乘人员的舒适性。
发明内容
本发明提供一种基于电动汽车电驱动系统的扭振控制方法，其目的是改善电动汽车的驾乘感受。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明的基于电动汽车电驱动系统的扭振控制方法，通过调节电动机输出控制扭矩来消弱因负荷突变产的反向冲击力。
所述的电动汽车采用永磁同步电机。
所述的控制方法运用电机控制周期任务、矢量控制方式完成电机扭矩的调节。
在所述的扭矩调节中，进行扭矩补偿判断，其流程包括以下步骤：
步骤1、车辆上电准备运行；
步骤2、MCU利用传感器采集电机实时转速并开始计时；
步骤3、判断计数是否达到设定扭矩调节周期；如果是，则进入步骤4；如果否，则返回步骤2；
步骤4、计算转速变化的转速加速度：
式中：
a——转速加速度；
Vts——ts时刻转速；
Vt0——t0时刻转速；
t0——开始补偿转速加速度起始时间；
ts——处理补偿周期结束时间；
步骤5、判断转速加速度的绝对值是否大于一定阈值，根据阈值的大小确认是否补偿；如果是，则进入步骤6；如果否，则不进行补偿且计数清零，然后进入步骤7；所述一定阈值为X，即开始补偿转速加速度起始值；
步骤6、完成之后将计数器清零，重新进行计数；
步骤7、检测是否下电，若果是，则扭矩补偿判断流程结束；如果否，则返回步骤2，进行周期循环执行扭矩补偿。
在所述的扭矩调节中，进行扭矩补偿的策略包括以下步骤：
步骤1、开始；
步骤2、判断是否需要补偿；如果是，则进入步骤3；如果否，则扭矩补偿结束；
步骤3、判断转速加速度的绝对值是否大于补偿最大扭矩时的转速加速度；如果是，则进入步骤4；如果否，则进入步骤5；
步骤4、判断转速加速度是否大于0；如果是，为正向加速，则在指令扭矩的基础上减去最大补偿扭矩，然后扭矩补偿结束；如果否，为反向减速，则加上最大补偿扭矩，然后扭矩补偿结束；
步骤5、此时，a的绝对值符合X＜|a∣＜Y，判断转速加速度是否大于0；
如果是，为正向加速，则实际所出扭矩取：
Tcommand[1－Tmax(a－X)/(Y－X)]，然后扭矩补偿结束；
如果否，为反向减速，则实际所出扭矩取：
Tcommand[1－Tmax(a+X)/(Y－X)]，然后扭矩补偿结束；
其中：
X——开始补偿转速加速度起始值；
Y——补偿最大扭矩时转速加速度；
Tcommand——扭矩指令；
Tmax——最大补偿扭矩。
本发明采用上述技术方案，实时采集电机转速，周期时间内算出电机转速变化的加速度，并根据电机转速的加速度来进行扭矩的调节，若电机转速加速度正向变化过大，则减小输出扭矩，减缓加速度的变化；若电机转速加速度反向变化过大，则增加输出扭矩；通过这种方式，消弱因负荷突变产的反向冲击力，以提高电动汽车的驾乘感受。
附图说明
附图所示内容简要说明如下：
图1为现有技术中电动汽车的电机、减速器、半轴、轮胎的连接关系示意图；
图2为本发明的扭矩补偿判断流程图；
图3为本发明的扭矩补偿策略流程图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图2、图3所示，是本发明的基于电动汽车电驱动系统的扭振控制方法。为了解决现有技术存在的问题并克服其缺陷，实现改善电动汽车的驾乘感受的发明目的，本发明采取的技术方案为：
本发明的基于电动汽车电驱动系统的扭振控制方法，通过调节电动机输出控制扭矩来消弱因负荷突变产的反向冲击力。
所述的电动汽车采用永磁同步电机。
所述的控制方法运用电机控制周期任务、矢量控制方式完成电机扭矩的调节。
本发明的上述应用在电动汽车上的扭矩补偿策略，消弱因负荷突变产的反向冲击力，以提高电动汽车的试驾感受。调节电动机输出控制扭矩来消弱因负荷突变产的反向冲击力。新能源电动汽车主流用的都是永磁同步电机。运用电机控制周期任务、矢量控制方式完成电机扭矩的调节。
如图2所示，在本发明的扭矩调节中，进行扭矩补偿判断，其流程包括以下步骤：
步骤1、车辆上电准备运行；
步骤2、MCU(微控制器)利用传感器采集电机实时转速并开始计时；
步骤3、判断计数是否达到设定扭矩调节周期T；如果是，则进入步骤4；如果否，则返回步骤2；
步骤4、计算转速变化的转速加速度：
式中：
a——转速加速度；
Vts——ts时刻转速；
Vt0——t0时刻转速；
t0——开始补偿转速加速度起始时间；
ts——处理补偿周期结束时间；
步骤5、判断转速加速度的绝对值是否大于一定阈值，根据阈值的大小确认是否补偿；如果是，则进入步骤6；如果否，则不进行补偿且计数清零，然后进入步骤7；所述一定阈值为X，即系统设定的开始补偿转速加速度起始值；
步骤6、完成之后，将计数器清零，重新进行计数；
步骤7、检测是否下电，若果是，则扭矩补偿判断流程结束；如果否，则返回步骤2，进行周期循环执行扭矩补偿。
如图3所示，在所述的扭矩调节中，进行扭矩补偿的策略包括以下步骤：
步骤1、开始；
步骤2、判断是否需要补偿；如果是，则进入步骤3；如果否，则扭矩补偿结束；
步骤3、判断转速加速度的绝对值是否大于补偿最大扭矩时的转速加速度；如果是，则进入步骤4；如果否，则进入步骤5；
步骤4、判断转速加速度是否大于0；如果是，为正向加速，则在指令扭矩的基础上减去最大补偿扭矩，然后扭矩补偿结束；如果否，为反向减速，则加上最大补偿扭矩，然后扭矩补偿结束；
步骤3、判断转速加速度的绝对值是否大于补偿最大扭矩时的转速加速度；如果是，则进入步骤4；如果否，则进入步骤5；
步骤4、判断转速加速度是否大于0；如果是，为正向加速，则在指令扭矩(Tcommand扭矩指令)的基础上减去最大补偿扭矩(Tmax)，然后扭矩补偿结束；如果否，为反向减速，则在指令扭矩(Tcommand扭矩指令)的基础上，加上最大补偿扭矩(Tmax)，然后扭矩补偿结束；
步骤5、此时，a的绝对值符合X＜|a∣＜Y，判断转速加速度是否大于0，即判断是正向加速还是反向减速；
如果是，为正向加速，则实际所出扭矩取：
Tcommand[1－Tmax(a－X)/(Y－X)]，然后扭矩补偿结束；
如果否，为反向减速，则实际所出扭矩取：
Tcommand[1－Tmax(a+X)/(Y－X)]，然后扭矩补偿结束；
其中：
X——开始补偿转速加速度起始值；
Y——补偿最大扭矩时转速加速度；
(X、Y均由系统设定)
Tcommand——扭矩指令；
Tmax——最大补偿扭矩。
在电机运行过程中，实时采集电机转速，周期时间T内算出电机转速变化的加速度，根据电机转速的加速度来进行扭矩的调节，若电机转速加速度正向变化过大，则减小输出扭矩减缓加速度的变化；若电机转速加速度反向变化过大，则增加输出扭矩。通过这种方式，消弱因负荷突变产的反向冲击力，以提高电动汽车的驾乘感受。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.基于电动汽车电驱动系统的扭振控制方法，其特征在于：所述的控制方法通过调节电动机输出控制扭矩来消弱因负荷突变产的反向冲击力。
2.按照权利要求1所述的基于电动汽车电驱动系统的扭振控制方法，其特征在于：所述的电动汽车采用永磁同步电机。
3.按照权利要求2所述的基于电动汽车电驱动系统的扭振控制方法，其特征在于：所述的控制方法运用电机控制周期任务、矢量控制方式完成电机扭矩的调节。
4.按照权利要求3所述的基于电动汽车电驱动系统的扭振控制方法，其特征在于：在所述的扭矩调节中，进行扭矩补偿判断，其流程包括以下步骤：
步骤1、车辆上电准备运行；
步骤2、MCU利用传感器采集电机实时转速并开始计时；
步骤3、判断计数是否达到设定扭矩调节周期；如果是，则进入步骤4；如果否，则返回步骤2；
步骤4、计算转速变化的转速加速度：
式中：
a——转速加速度；
Vts——ts时刻转速；
Vt0——t0时刻转速；
t0——开始补偿转速加速度起始时间；
ts——处理补偿周期结束时间；
步骤5、判断转速加速度的绝对值是否大于一定阈值，根据阈值的大小确认是否补偿；如果是，则进入步骤6；如果否，则不进行补偿且计数清零，然后进入步骤7；所述一定阈值为X，即开始补偿转速加速度起始值；
步骤6、将计数器清零，重新进行计数；
步骤7、检测是否下电，若果是，则扭矩补偿判断流程结束；如果否，则返回步骤2，进行周期循环执行扭矩补偿。
5.按照权利要求1所述的基于电动汽车电驱动系统的扭振控制方法，其特征在于：在所述的扭矩调节中，进行扭矩补偿的策略包括以下步骤：
步骤1、开始；
步骤2、判断是否需要补偿；如果是，则进入步骤3；如果否，则扭矩补偿结束；
步骤3、判断转速加速度的绝对值是否大于补偿最大扭矩时的转速加速度；如果是，则进入步骤4；如果否，则进入步骤5；
步骤4、判断转速加速度是否大于0；如果是，为正向加速，则在指令扭矩的基础上减去最大补偿扭矩，然后扭矩补偿结束；如果否，为反向减速，则加上最大补偿扭矩，然后扭矩补偿结束；
步骤5、此时，a的绝对值符合X＜|a∣＜Y，判断转速加速度是否大于0；
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如果否，为反向减速，则实际所出扭矩取：
Tcommand[1－Tmax(a+X)/(Y－X)]，然后扭矩补偿结束；
其中：
X——开始补偿转速加速度起始值；
Y——补偿最大扭矩时转速加速度；
Tcommand——扭矩指令；
Tmax——最大补偿扭矩。
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