CN111942173B - 一种氢燃料电池汽车的电机的防抖控制方法 - Google Patents

一种氢燃料电池汽车的电机的防抖控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氢燃料电池汽车的电机的防抖控制方法。该防抖控制方法包括：整车控制器识别驾驶员的操作意图，并根据操作意图判断整车是否具备进入电机防抖准备状态的条件；当具备进入电机防抖准备状态的条件时，整车控制器依据采集的油门开度信号、刹车深度信号、档位开关状态信号、手刹状态信号和整车状态信息来判断电机是否需要进行防抖处理；当判断出电机需要进行防抖处理时，整车控制器发送目标扭矩信号给电机控制器，电机控制器控制电机执行目标扭矩。该方法基于汽车自有的整车控制器和电机控制器来实现电机的防抖，防抖控制过程简单，不需要额外增加硬件成本；该方法可靠性高，能有效防止电机发生抖动，保障汽车驾驶的连贯性和舒适性。

Description

一种氢燃料电池汽车的电机的防抖控制方法
技术领域
本发明涉及氢燃料汽车技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池汽车的电机的防抖控制方法。
背景技术
随着新能源汽车的普及，电机与减速器越来越多的使用在各种氢燃料电池汽车上，而电机与减速器机械结构的可靠性和差异性使得在保证整车舒适性前提下控制电机的难度加大。
在目前现有技术状态下，电机的防抖控制技术还不是很成熟，实现电机的防抖控制存在成本增加、过程复杂、有效性和可靠性不高等问题。因此需要有针对性的开发出一种合适的电机防抖控制技术。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种成本低、控制过程简单和可靠性高的氢燃料电池汽车的电机的防抖控制方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种氢燃料电池汽车的电机的防抖控制方法，基于整车控制器、电机控制器、电机和减速器实现；所述整车控制器与所述电机控制器电连接；该防抖控制方法包括：
所述整车控制器通过采集手刹状态信号、刹车深度信号和档位状态信号来识别驾驶员的操作意图，并根据驾驶员的操作意图来判断整车是否具备进入电机防抖准备状态的条件；
当所述整车控制器判断出整车具备进入电机防抖准备状态的条件时，所述整车控制器采集油门开度信号、刹车深度信号、档位开关状态信号、手刹状态信号和整车状态信息的数据，并根据所采集的数据判断电机是否需要进行防抖处理；
当所述整车控制器接收到的数据显示汽车的手刹为放下状态，且刹车踏板深度不大于第一设定值，且汽车的档位处于前进档或倒退档时，所述整车控制器判断出需要进行防抖处理，所述整车控制器发送目标扭矩信号给所述电机控制器，所述电机控制器响应所述目标扭矩信号，控制所述电机执行所述目标扭矩，以防止所述电机发生抖动。
优选的，当档位处于空档或档位故障状态时；或者当手刹为拉起状态时；或者当手刹为放下状态且刹车踏板深度大于所述第一设定值时；整车不具备进入电机防抖准备状态的条件；当手刹为放下状态且刹车踏板深度不大于所述第一设定值时，整车具备进入电机防抖准备状态的条件。。
优选的，所述第一设定值为刹车踏板总深度的10％。
优选的，所述目标扭矩信号包括第一目标扭矩、第二目标扭矩、第三目标扭矩和第四目标扭矩；当所述整车控制器判断出需要进行防抖处理时，若汽车的档位处于前进档，则所述整车控制器连续M帧发送第一目标扭矩的信号，随后持续发送第二目标扭矩的信号，直至所述整车控制器采集到油门启动的信号；若汽车的档位处于后退档，则所述整车控制器连续M帧发送第三目标扭矩的信号，随后持续发送第四目标扭矩的信号，直至所述整车控制器采集到油门启动的信号。
优选的，所述M的取值范围为3～7；每帧的周期为5～20ms。
优选的，所述第一目标扭矩为1～2Nm；所述第二目标扭矩为2～4Nm；所述第三目标扭矩为-2～-1Nm；所述第四目标扭矩为-4～-2Nm。
优选的，在所述整车控制器识别驾驶员的操作意图之前，需判定整车处于可驱动状态。优选的，判定整车处于可驱动状态的条件包括：所述整车控制器检测到氢燃料电池系统、电池管理系统和电机驱动系统均处于正常状态。
优选的，所述整车控制器通过CAN总线与所述电机控制器连接。
本发明的一种氢燃料电池汽车的电机的防抖控制方法。该方法是基于汽车上自有的整车控制器和电机控制器来实现电机的防抖控制，使得电机的防抖控制过程简单，不需要额外增加硬件成本；整车控制器能够通过采集手刹状态信号、刹车深度信号和档位状态信号来识别驾驶员的操作意图，并能够根据驾驶员的操作意图来判断整车是否具备进入电机防抖准备状态的条件，其目的减少整车能量的消耗；整车控制器通过采集油门开度信号、刹车深度信号、档位开关状态信号、手刹状态信号和整车状态信息的数据，并根据所采集的数据判断电机是否需要进行防抖处理；当判断出需要进行防抖处理时，整车控制器给电机控制器发送目标扭矩信号，然后电机控制器控制电机执行目标扭矩，来实现对电机加载预紧力，以减小电机传动轴齿轮与减速器齿轮之间的间隙、减速器齿轮与齿轮之间的间隙、减速器输出轴与传动轴之间的间隙，使得电机与减速器达到充分啮合，从而实现电机的防抖控制。
附图说明
图1为本发明的一种氢燃料电池汽车的电机的防抖控制方法的电机防抖控制系统示意图；
图2为本发明的一种氢燃料电池汽车的电机的防抖控制方法的电机防抖控制流程图；
图3为本发明实施例1的一种氢燃料电池汽车的电机的防抖控制方法的前进档目标扭矩加载时序图；
图4为本发明实施例1的一种氢燃料电池汽车的电机的防抖控制方法的倒退档目标扭矩加载时序图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
如图1所示，一种氢燃料电池汽车的电机的防抖控制方法的电机防抖控制系统示意图；电机的防抖控制方法是基于整车控制器、电机控制器、电机和减速器实现；整车控制器与电机控制器电连接；该防抖控制方法包括：
整车控制器通过采集手刹状态信号、刹车深度信号和档位状态信号来识别驾驶员的操作意图，并根据驾驶员的操作意图来判断整车是否具备进入电机防抖准备状态的条件；
当整车控制器判断出整车具备进入电机防抖准备状态的条件时，整车控制器采集油门开度信号、刹车深度信号、档位状态信号、手刹状态信号和整车状态信息的数据，并根据所采集的数据判断电机是否需要进行防抖处理；
当整车控制器接收到的数据显示汽车的手刹为放下状态，且刹车踏板深度不大于第一设定值，且汽车的档位处于前进档或倒退档时，整车控制器判断出需要进行防抖处理，整车控制器发送目标扭矩信号给电机控制器，电机控制器响应目标扭矩信号，控制电机执行目标扭矩，以防止电机发生抖动。
本发明的一种氢燃料电池汽车的电机的防抖控制方法。该方法是基于汽车上自有的整车控制器和电机控制器来实现电机的防抖控制，使得电机的防抖控制过程简单，不需要额外增加硬件成本；整车控制器能够通过采集手刹状态信号、刹车深度信号和档位状态信号来识别驾驶员的操作意图，并能够根据驾驶员的操作意图来判断整车是否具备进入电机防抖准备状态的条件，其目的减少整车能量的消耗；整车控制器通过采集油门开度信号、刹车深度信号、档位状态信号、手刹状态信号和整车状态信息的数据，并根据所采集的数据判断电机是否需要进行防抖处理；当判断出需要进行防抖处理时，整车控制器给电机控制器发送目标扭矩信号，然后电机控制器控制电机执行目标扭矩，来实现对电机加载预紧力，以减小电机传动轴齿轮与减速器齿轮之间的间隙、减速器齿轮与齿轮之间的间隙、减速器输出轴与传动轴之间的间隙，使得电机与减速器达到充分啮合，从而实现电机的防抖控制。
如图2所示，首先整车控制器可以获取氢燃料电池系统、电池管理系统和电机驱动系统的信息，来判断氢燃料电池系统、电池管理系统和电机驱动系统是否处于正常状态，从而判断整车是否处于可驱动状态；当整车处于可驱动状态时，整车控制器开始进一步识别驾驶员的操作意图，并根据驾驶员的操作意图来判断整车是否具备进入电机防抖准备状态的条件；目的是为了保证电机防抖处理的有效性，从而可以避免不必要的能量消耗。
当汽车的档位处于空档或档位故障状态或手刹为拉起状态时，驾驶员没有驱动车辆意图；当手刹为放下状态且刹车踏板深度大于刹车踏板总深度的10％时，识别出驾驶员的操作意图为驻车；此时整车不具备进入电机防抖准备状态的条件，整车控制器不需要进行后续的流程来判断电机是否需要进行防抖处理，能够避免不必要的能量消耗；当手刹为放下状态且刹车踏板深度不大于刹车踏板总深度的10％时，整车具备进入电机防抖准备状态的条件。当整车具备进入电机防抖准备状态的条件时，整车控制器开始判断电机是否需要进行防抖处理；判断电机是否需要进行防抖处理过程如下：当汽车的手刹为放下状态，且刹车踏板深度不大于刹车踏板总深度的10％，则在汽车的档位处于前进档或倒退档时，整车控制器判断出电机需要进行防抖处理，随后进入执行电机防抖处理，若此时汽车的档位为前进挡，如图3所示，整车控制器连续5帧发送1Nm的第一目标扭矩给电机控制器，每帧的周期为10ms，电机控制器按照整车控制器的指令执行相应扭矩，电机控制器控制电机以1Nm的扭矩输出，连续5帧电机扭矩输出为1Nm，对电机进行第一次扭矩加载，以减小电机传动轴齿轮与减速器齿轮之间的间隙、减速器齿轮与齿轮之间的间隙、减速器输出轴与传动轴之间的间隙，使电机与减速器之间完成初步啮合，然后整车控制器发送3Nm的第二目标扭矩给电机控制器，在整车控制器采集到油门启动的信号之前，电机控制器控制电机持续以3Nm的扭矩输出，以进一步减小电机传动轴齿轮与减速器齿轮之间的间隙、减速器齿轮与齿轮之间的间隙、减速器输出轴与传动轴之间的间隙，啮合电机与减速器之间完全啮合，从而避免了由于间隙的存在导致机械结构间发生共振，从而防止了电机发生抖动；若此时汽车的档位为倒退档，如图4所示，整车控制器连续5帧发送-1Nm的第三目标扭矩给电机控制器，每帧的周期为10ms，电机控制器按照整车控制器的指令执行相应扭矩，电机控制器控制电机以-1Nm的扭矩输出，连续5帧电机扭矩输出为-1Nm，对电机进行第一次扭矩加载，以减小电机传动轴齿轮与减速器齿轮之间的间隙、减速器齿轮与齿轮之间的间隙、减速器输出轴与传动轴之间的间隙，使电机与减速器之间完成初步啮合，然后整车控制器发送-3Nm的第四目标扭矩给电机控制器，在整车控制器采集到油门启动的信号之前，电机控制器控制电机持续以-3Nm的扭矩输出；从而使得在踩油门前，电机与减速器之间的间隙达到完全啮合，防止了电机发生抖动。
随后整车控制器采集到油门启动的信号，并依据油门开度信号发送目标扭矩给电机控制器，整车控制器控制发送的目标扭矩的绝对值不低于3Nm；既保证了汽车行驶过程中扭矩加载的连续性，同时保证了踩油门之前扭矩加载的有效性，防止电机与减速器之间的机械间隙回复到初始状态，从而有效防止电机发生抖动。
整车控制器可以通过CAN总线与电机控制器电连接，能够提高整个系统在使用过程的可靠性。
实施例2
本实施例与实施例1中的步骤基本相同，不同之处在于，第一目标扭矩为2Nm，第一目标扭矩持续7帧，每帧的周期为5ms；第二目标扭矩为4Nm；第三目标扭矩为-2Nm，第三目标扭矩持续7帧，每帧的周期为5ms；第四目标扭矩为-4Nm。
实施例3
本实施例与实施例1中的步骤基本相同，不同之处在于，第一目标扭矩为1Nm，第一目标扭矩持续3帧，每帧的周期为20ms；第二目标扭矩为2Nm；第三目标扭矩为-1Nm，第三目标扭矩持续3帧，每帧的周期为20ms；第四目标扭矩为-2Nm。
以上未涉及之处，适用于现有技术。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围，本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例来做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的方向或者超越所附权利要求书所定义的范围。本领域的技术人员应该理解，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种氢燃料电池汽车的电机的防抖控制方法，基于整车控制器、电机控制器、电机和减速器实现；所述整车控制器与所述电机控制器电连接；其特征在于，该防抖控制方法包括：
所述整车控制器通过采集手刹状态信号、刹车深度信号和档位状态信号来识别驾驶员的操作意图，并根据驾驶员的操作意图来判断整车是否具备进入电机防抖准备状态的条件；
当所述整车控制器判断出整车具备进入电机防抖准备状态的条件时，所述整车控制器采集油门开度信号、刹车深度信号、档位开关状态信号、手刹状态信号和整车状态信息的数据，并根据所采集的数据判断电机是否需要进行防抖处理；
当所述整车控制器接收到的数据显示汽车的手刹为放下状态，且刹车踏板深度不大于第一设定值，且汽车的档位处于前进档或倒退档时，所述整车控制器判断出需要进行防抖处理，所述整车控制器发送目标扭矩信号给所述电机控制器，所述电机控制器响应所述目标扭矩信号，控制所述电机执行所述目标扭矩，以防止所述电机发生抖动；
所述目标扭矩信号包括第一目标扭矩、第二目标扭矩、第三目标扭矩和第四目标扭矩；当所述整车控制器判断出需要进行防抖处理时，若汽车的档位处于前进档，则所述整车控制器连续M帧发送第一目标扭矩的信号，随后持续发送第二目标扭矩的信号，直至所述整车控制器采集到油门启动的信号；若汽车的档位处于后退档，则所述整车控制器连续M帧发送第三目标扭矩的信号，随后持续发送第四目标扭矩的信号，直至所述整车控制器采集到油门启动的信号。
2.如权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车的电机的防抖控制方法，其特征在于，当档位处于空档或档位故障状态时；或者当手刹为拉起状态时；或者当手刹为放下状态且刹车踏板深度大于所述第一设定值时；整车不具备进入电机防抖准备状态的条件；当手刹为放下状态且刹车踏板深度不大于所述第一设定值时，整车具备进入电机防抖准备状态的条件。
3.如权利要求1或2所述的一种氢燃料电池汽车的电机的防抖控制方法，其特征在于，所述第一设定值为刹车踏板总深度的10％。
4.如权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车的电机的防抖控制方法，其特征在于，所述M的取值范围为3～7；每帧的周期为5～20ms。
5.如权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车的电机的防抖控制方法，其特征在于，所述第一目标扭矩为1～2Nm；所述第二目标扭矩为2～4Nm；所述第三目标扭矩为-2～-1Nm；所述第四目标扭矩为-4～-2Nm。
6.如权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车的电机的防抖控制方法，其特征在于，在所述整车控制器识别驾驶员的操作意图之前，需判定整车处于可驱动状态。
7.如权利要求6所述的一种氢燃料电池汽车的电机的防抖控制方法，其特征在于，判定整车处于可驱动状态的条件包括：所述整车控制器检测到氢燃料电池系统、电池管理系统和电机驱动系统均处于正常状态。
8.如权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车的电机的防抖控制方法，其特征在于，所述整车控制器通过CAN总线与所述电机控制器连接。
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