CN111038516B - 一种改善电动汽车半轴扭振的方法、系统及电动汽车 - Google Patents

一种改善电动汽车半轴扭振的方法、系统及电动汽车 Download PDF

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Abstract

本公开实施例公开了一种改善电动汽车半轴扭振的方法、系统及电动汽车，该方法为根据当前半轴扭振数据进行闭环补偿。系统包括半轴扭振数据测量机构，用于获得当前半轴扭振数据；以及控制器，用于根据所述当前半轴扭振数据计算获得补偿量，并基于所述补偿量控制电机。本发明解决了半轴扭振带来的抖动问题，在不影响整车加速性能的前提下延长器件使用寿命。

Description

一种改善电动汽车半轴扭振的方法、系统及电动汽车
技术领域
本公开涉及电动汽车研究技术，尤其是一种改善电动汽车半轴扭振的方法、系统及电动汽车。
背景技术
近年来，随着新能源造车势力的发展壮大，我国已连续三年位居新能源产销第一大国，但相对的，新能源汽车由于其新结构、新动力带来的问题也越发明显。
如今，新能源乘用车几乎全部取消了变速器、阻尼等传统器件，直接通过电机及固定减速比的减速器实现动力输出，因而NVH对半轴扭振带来的抖动、跑偏等问题也提出了更高的要求。
现有技术中，为了解决这一问题，通常采用物理手段进行调整，即通过物理手段将左右两段半轴长度调整至相同长度，以解决轴不同长带来的扭振加剧问题。这种解决方法需要较大的成本，甚至需要对车体结构进行较大改动，浪费布置空间，且无法完全改善扭振问题；还有一种解决方法是驾驶员根据驾驶过程中的主观感受或者通过电机控制器反馈转速波动情况来调节补偿增益，然而，这种解决方法需要在特定的工况下进行标定，无法满足不同负荷、不同运行模式下的半轴系统带来的扭振影响。
因此，寻找一条低成本、高可靠性的解决手段也变得极为重要。
基于此，现有技术仍然有待改进。
发明内容
本公开实施例所要解决的一个技术问题是：提供一种改善电动汽车半轴扭振的方法、系统以及使用这种方法和系统的电动汽车。
本公开实施例提供的一种改善电动汽车半轴扭振的方法，包括获得当前半轴扭振数据，然后根据所述当前半轴扭振数据进行闭环补偿。
进一步地，所述当前半轴扭振数据包括半轴扭振偏转角度。
进一步地，所述当前半轴扭振数据还包括半轴扭振偏转角度的浮动周期。
进一步地，所述获得当前半轴扭振数据包括：
在半轴的两端分别设置电涡流传感器，对所述电涡流传感器传输的数据进行处理和计算，得到当前半轴扭振数据。
进一步地，根据所述当前半轴扭振数据进行闭环补偿包括：
将所述当前半轴扭振数据发送给控制器，所述控制器根据所述半轴扭振数据计算后得到补偿量。
进一步地，根据所述当前半轴扭振数据进行闭环补偿还包括：根据补偿量调节逆变器电流环来补偿扭矩。
进一步地，所述浮动周期的计算包括：
根据校正后的齿盘基准分度和实测的单齿通过时上升沿信号时间差求出瞬时角速度；
根据校正后的齿盘基准分度计算扭振角速度；
通过扭振角速度和实测的单齿通过时上升沿信号时间差计算扭振角位移和扭振角加速度；
基于所述扭振角速度计算半轴扭振偏转角度，得出半轴扭振偏转角度的浮动周期。
进一步地，根据所述当前半轴扭振数据进行闭环补偿包括：根据半轴扭振偏转角度的浮动周期在逆变器电流环上进行反向的、同等周期的扭矩补偿。
进一步地，根据所述当前半轴扭振数据进行闭环补偿包括：
当电机的转速车速达到预定数值后，微控制单元提供第一补偿扭矩，所述第一补偿扭矩的方向与扭振角加速度相反；
微控制单元接收半轴扭振偏转角度的浮动周期后，提供第二补偿扭矩，所述第二补偿扭矩的方向与扭振角加速度相反。
本公开实施例提供的一种改善电动汽车半轴扭振的系统，包括：
半轴扭振数据测量机构，用于获得当前半轴扭振数据；
控制器，用于根据所述当前半轴扭振数据计算获得补偿量，并基于所述补偿量控制电机。
进一步地，基于所述补偿量控制电机包括：在逆变器电流环上进行反向的、同等周期的扭矩补偿。
本公开实施例提供的一种电动汽车，其包括上述的改善电动汽车半轴扭振的系统。
下面通过附图和实施例，对本公开的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同描述一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1为本公开一实施例的改善电动汽车半轴扭振的系统中的半轴扭振数据测量机构结构示意图；
图2为本公开一实施例的改善电动汽车半轴扭振的方法的流程图；
图3为本公开一实施例的改善电动汽车半轴扭振的方法的扭振偏转角度测量的示意图；
图4为本公开一实施例的改善电动汽车半轴扭振的方法的逆变器电流环补偿扭矩示意图；
图5为本公开一实施例的改善电动汽车半轴扭振的方法的补偿表现形式；
图6为本公开一实施例的改善电动汽车半轴扭振的方法的流程图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
本领域技术人员可以理解，本公开实施例中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。
还应理解，在本公开实施例中，“多个”可以指两个或两个以上，“至少一个”可以指一个、两个或两个以上。
还应理解，对于本公开实施例中提及的任一部件、数据或结构，在没有明确限定或者在前后文给出相反启示的情况下，一般可以理解为一个或多个。
另外，本公开中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本公开中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
还应理解，本公开对各个实施例的描述着重强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以相互参考，为了简洁，不再一一赘述。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
如图1，图2所示，本发明的一些实施例公开了一种改善电动汽车半轴扭振的方法，其包括获得当前半轴扭振数据，然后根据所述当前半轴扭振数据进行闭环补偿。
具体地，本发明的一些实施例中，所述当前半轴扭振数据包括半轴扭振偏转角度。可通过半轴扭振偏转的角度进行闭环补偿控制，从而实现扭矩补偿，进而有效改善或避免抖动、跑偏现象。本发明的另外一些实施例中，所述当前半轴扭振数据还包括半轴扭振偏转角度的浮动周期。可通过半轴扭振偏转角度以及改偏转角度的浮动周期，进行周期性的反向补偿控制。
本发明的一些实施例所公开的改善电动汽车半轴扭振的方法，如图1所示，所述获得当前半轴扭振数据包括：在半轴的两端分别设置电涡流传感器，对所述电涡流传感器传输的数据进行处理和计算，得到当前半轴扭振数据。具体地，在齿盘的两侧分别设置第一电涡流传感器和第二电涡流传感器，在被测轴的另一端设置第三电涡流传感器，通过第一电涡流传感器、第二电涡流传感器和第三电涡流传感器检测的数据，计算获得当前半轴扭振数据。
本发明的一些实施例所公开的改善电动汽车半轴扭振的方法，如图2，图3，图4，图5所示，根据所述当前半轴扭振数据进行闭环补偿包括：将所述当前半轴扭振数据发送给控制器，所述控制器根据所述半轴扭振数据计算后得到补偿量。根据计算得到的补偿量进行扭振补偿。本发明的另外一些实施例中，根据所述当前半轴扭振数据进行闭环补偿还包括：根据补偿量调节逆变器电流环来补偿扭矩。本实施例合理利用电动机转动惯量小、可操控性好的特点，使用软件形式代替传统TVD，延长器件使用寿命，减少改进成本。
本发明的一些实施例所公开的改善电动汽车半轴扭振的方法，根据所述当前半轴扭振数据进行闭环补偿包括：根据半轴扭振偏转角度的浮动周期在逆变器电流环上进行反向的、同等周期的扭矩补偿。
具体地，
Figure BDA0002349853420000061
TM＝k*TL
Tef＝f(θ)
其中，
I表示转动惯量，
θ代表角位移，
T代表转矩，
k代表系统效率系数。
下标：M代表电机，S代表半轴，R代表等效系统，L代表整车。
本发明的一些实施例还公开了一种改善电动汽车半轴扭振的系统及电动机车，包括：
如图1所示的半轴扭振数据测量机构，用于获得当前半轴扭振数据；
以及控制器，用于根据所述当前半轴扭振数据计算获得补偿量，并基于所述补偿量控制电机。
具体地，基于所述补偿量控制电机包括：在逆变器电流环上进行反向的、同等周期的扭矩补偿，以减小dθ，将其控制在一个可以接受的范围内。
如图2，图3，图6所示，本发明一些实施例所公开的改善电动汽车半轴扭振的方法和系统，
第一，如图3所示，测定分度实际值θi，解析输出3(即图2中所示输出3)的涡流传感器数据，
Δti＝ti+1-ti(i＝1,2,3,...,n)
Figure BDA0002349853420000071
Figure BDA0002349853420000072
其中，ti为涡流传感器采集数据中到上升沿的出现时间，下角标i为齿盘数，为了保证θi的精度，应保证至少为k1转(k1为大于1的整数)，即选取k1n个脉冲周期数,分别计算每转中各个分度的大小后,再把对应的分度做平均,以准确的确定实际的分度大小
Figure BDA0002349853420000073
校准
Figure BDA0002349853420000074
后，根据监测数据Δti进而求出角速度ω0。
第二，同样校正输出2和输出1的齿盘基准分度
Figure BDA0002349853420000075
建立输出3同输出1，输出2间的对应基准信号，通过标定方式写入采集信号处理器中。
第三，根据校正后的齿盘基准分度
Figure BDA0002349853420000076
和实测的单齿通过时上升沿信号时间差Δtj求出瞬时角速度ωn。
Figure BDA0002349853420000077
第四，根据校正后的齿盘基准分度
Figure BDA0002349853420000078
计算扭振角速度ωs。
Figure BDA0002349853420000079
第五，通过ωs及Δtj求取扭振角位移θ及扭振角加速度a。
Δθ＝ωs*Δtj
Figure BDA00023498534200000710
半轴扭振偏转角度的浮动周期f的计算方法如下：
半轴扭振偏转角度θ1：
Figure BDA00023498534200000711
其中，t为在扭振ωs≠k2,角加速度a≠k3所持续的时间，dt＝Δtj。
扭振角度浮动周期T：
Figure BDA0002349853420000081
其中，t为在扭振ωs≠k2,角加速度a≠k3所持续的时间，dt＝Δtj，应保证至少为k3个周期(k3为大于1的整数)后修正该参数。
半轴扭振偏转角度的浮动周期f：
Figure BDA0002349853420000082
闭环补偿包括：电机转速、车速达到特定转速后，MCU可先提供大小为Tef1，频率为k4f1,方向与电机扭矩加速度相反的补偿扭矩。在MCU接收到相应参数后，应提供大小为Tef2，频率为k4f,方向与扭振角加速度a相反的补偿扭矩，其中k4为≥1的整数，并在后续输出Tef2*进行补偿。
MCU控制下的电机输出扭矩：
T＝Treq+Tef
其中，Treq为外部请求扭矩。
本实施例中，所有未标明的参数如Tef2*均为预先给定值。
综上所述，本发明实施例所公开的改善电动汽车半轴扭振的方法、系统，以及使用该方法或系统的电动汽车，通过控制器内置永磁同步电机控制算法，保证电机能够可控；通过在半轴设置电涡流传感器，三路输出，通过转轴扭振采集算法，保证半轴扭振数据的可靠性；通过对扭振传感器采集信息做处理，计算半轴扭振程度，反馈给控制器做闭环补偿控制；通过算法实现动态调整补偿量、积分时间，满足整车运行中各种工况下的加速及舒适性要求。解决了半轴扭振带来的抖动问题，在不影响整车加速性能的前提下延长器件使用寿命。
本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。
本公开的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本公开限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本公开的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (9)

1.一种改善电动汽车半轴扭振的方法，其特征在于，包括获得当前半轴扭振数据，然后根据所述当前半轴扭振数据进行闭环补偿，所述当前半轴扭振数据包括半轴扭振偏转角度及半轴扭振偏转角度的浮动周期；
根据所述当前半轴扭振数据进行闭环补偿包括：
当电机的转速、车速达到预定数值后，微控制单元提供第一补偿扭矩，所述第一补偿扭矩的方向与扭振角加速度相反；
微控制单元接收半轴扭振偏转角度的浮动周期后，提供第二补偿扭矩，所述第二补偿扭矩的方向与扭振角加速度相反。
2.根据权利要求1所述的改善电动汽车半轴扭振的方法，其特征在于，所述获得当前半轴扭振数据包括：
在半轴的两端分别设置电涡流传感器，对所述电涡流传感器传输的数据进行处理和计算，得到当前半轴扭振数据。
3.根据权利要求1所述的改善电动汽车半轴扭振的方法，其特征在于，根据所述当前半轴扭振数据进行闭环补偿包括：
将所述当前半轴扭振数据发送给控制器，所述控制器根据所述半轴扭振数据计算后得到补偿量。
4.根据权利要求3所述的改善电动汽车半轴扭振的方法，其特征在于，根据所述当前半轴扭振数据进行闭环补偿还包括：根据补偿量调节逆变器电流环来补偿扭矩。
5.根据权利要求1所述的改善电动汽车半轴扭振的方法，其特征在于，所述浮动周期的计算包括：
根据校正后的齿盘基准分度和实测的单齿通过时上升沿信号时间差求出瞬时角速度；
根据校正后的齿盘基准分度计算扭振角速度；
通过扭振角速度和实测的单齿通过时上升沿信号时间差计算扭振角位移和扭振角加速度；
基于所述扭振角速度计算半轴扭振偏转角度，得出半轴扭振偏转角度的浮动周期。
6.根据权利要求1所述的改善电动汽车半轴扭振的方法，其特征在于，根据所述当前半轴扭振数据进行闭环补偿包括：根据半轴扭振偏转角度的浮动周期在逆变器电流环上进行反向的、同等周期的扭矩补偿。
7.一种改善电动汽车半轴扭振的系统，其特征在于，包括：
半轴扭振数据测量机构，用于获得当前半轴扭振数据；其中，所述当前半轴扭振数据用于作为闭环补偿的依据，且根据所述当前半轴扭振数据进行闭环补偿包括：当电机的转速、车速达到预定数值后，微控制单元提供第一补偿扭矩，所述第一补偿扭矩的方向与扭振角加速度相反；微控制单元接收半轴扭振偏转角度的浮动周期后，提供第二补偿扭矩，所述第二补偿扭矩的方向与扭振角加速度相反；
控制器，用于根据所述当前半轴扭振数据计算获得补偿量，并基于所述补偿量控制电机。
8.根据权利要求7所述的改善电动汽车半轴扭振的系统，其特征在于，基于所述补偿量控制电机包括：在逆变器电流环上进行反向的、同等周期的扭矩补偿。
9.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求7或8所述的改善电动汽车半轴扭振的系统。
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