CN112208349A - 一种电动汽车的控制方法、装置、控制设备及汽车 - Google Patents

一种电动汽车的控制方法、装置、控制设备及汽车 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电动汽车的控制方法、装置、控制设备及汽车，控制方法包括：根据电机转速计算电机转速波动参数，电机转速波动参数与电机转速的波动程度正相关；根据电机转速波动参数是否大于或等于预设门限，判断是否需要进入主动阻尼控制模式；在需要进入主动阻尼控制模式时，根据电机转速波动参数计算主动阻尼控制补偿参数，主动阻尼控制补偿参数与电机转速波动参数正相关；对电机转速进行带通滤波，获得电机转速在预设频率区间的扰动信号；根据扰动信号和主动阻尼控制补偿参数进行PI控制，计算主动阻尼补偿扭矩；根据主动阻尼补偿扭矩对驱动电机进行扭矩补偿。本发明通过对驱动电机扭矩命令进行补偿，实现了效果较佳的电动汽车主动阻尼控制。

Description

一种电动汽车的控制方法、装置、控制设备及汽车
技术领域
本发明涉及汽车领域，特别涉及一种电动汽车的控制方法、装置、控制设备及汽车。
背景技术
在电动汽车领域，纯电动汽车通过电机驱动车轮实现车辆行驶，电机作为纯电动汽车的核心部件对整车性能影响很大。纯电动汽车的驱动电机通过单级减速器直接驱动车轮，中间无换挡机构，这也是纯电动汽车具有良好动力响应特点的原因之一，但却正是纯电动汽车的这一特点导致其与传统燃油车相比其驱动系统几乎“无阻尼”，因此纯电动汽车在行车过程中更容易由于“阻尼不足”的问题引发车辆的振动，进而对车辆的驾乘体验造成一定程度的破坏。
针对上述问题，目前广大纯电动汽车研究机构及制造厂商大多采用主动阻尼控制(Active Damping Control，ADC)方法进行解决。在车辆行驶过程中，当所受激励力的频率在受迫振动系统的共振频率附近的一个频段内，则车辆将表现出振动的性质，这时振动的速度近似与频率无关，而与阻尼常数成正比，并且振动系统的阻抗主要决定于系统的阻尼。根据这一性质，可以用增大阻尼的方法，抑制车辆系统在共振频率附近的响应峰值。作为纯电动汽车，一般采用调节驱动电机输出扭矩的方式来实现主动阻尼控制。
目前主流的纯电动汽车主动阻尼控制较多的依赖于车辆的二质量振动模型，在此基础上采用现代控制理论方法实现主动阻尼控制，该类控制方法具有明确的理论依据，但是在实际应用过程中其控制效果受车辆模型参数的影响较大，如车辆的等效转动惯量、传动系统刚度、传动系统等效阻尼系数等。以车辆的等效转动惯量为例，在不同负载及运行工况下其值是不同的，而目前主流的主动阻尼控制针对这种控制参数的振动尚无有效办法；另外，主流纯电动汽车主动阻尼控制所依赖的二质量振动模型是一个理想的简化模型，其并未考虑传动系统间隙之类的问题，而正是这类问题的存在，导致主动阻尼控制效果欠佳。
发明内容
本发明实施例提供一种电动汽车的控制方法、装置、控制设备及汽车，用以解决现有技术中电动汽车主动阻尼控制效果欠佳的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
依据本发明的一个方面，提供了一种电动汽车的控制方法，包括：
根据电机转速计算电机转速波动参数，所述电机转速波动参数与所述电机转速的波动程度正相关；
根据所述电机转速波动参数是否大于或等于预设门限，判断是否需要进入主动阻尼控制模式；
在需要进入主动阻尼控制模式时，根据所述电机转速波动参数计算主动阻尼控制补偿参数，所述主动阻尼控制补偿参数与所述电机转速波动参数正相关；
对所述电机转速进行带通滤波，获得所述电机转速在预设频率区间的扰动信号；
根据所述扰动信号和所述主动阻尼控制补偿参数进行比例积分PI控制，计算主动阻尼补偿扭矩；
根据所述主动阻尼补偿扭矩对驱动电机进行扭矩补偿。
可选地，根据电机转速计算电机转速波动参数，包括：
按照预设的控制周期，计算每个控制周期内的电机转速；
计算截止到当前时刻的最近N个控制周期内的电机转速的平均值，并分别计算该最近N个控制周期内的每个控制周期内的电机转速与所述平均值的差值，并对所述差值的绝对值求和，得到第一波动值；
根据预设的电机转速波动参数的上限，对所述第一波动值进行修正，得到所述电机转速波动参数，其中，在所述第一波动值超出所述上限时，将所述第一波动值修正为所述上限。
可选地，根据所述电机转速波动参数计算主动阻尼控制补偿参数，包括：
计算所述电机转速波动参数与所述预设门限的第一差值，并计算所述上限与所述预设门限的第二差值，计算所述第一差值与所述第二差值的比值得到所述主动阻尼控制补偿参数。
可选地，根据所述扰动信号和所述主动阻尼控制补偿参数进行比例积分PI控制，计算主动阻尼补偿扭矩，包括：
计算0与所述扰动信号的差值得到控制偏差；
根据所述主动阻尼控制补偿参数，将所述控制偏差的比例和积分通过线性组合得到第一补偿扭矩值，其中，所述第一补偿扭矩值与所述主动阻尼控制补偿参数正相关；
根据补偿扭矩限制值对所述第一补偿扭矩值进行修正，得到主动阻尼补偿扭矩，其中，所述第一补偿扭矩值超出所述补偿扭矩限制值时，将所述第一补偿扭矩值修正为所述补偿扭矩限制值；所述第一补偿扭矩值小于所述补偿扭矩限制值的相反数时，将所述第一补偿扭矩值修正为所述补偿扭矩限制值的相反数，且所述补偿扭矩限制值大于0。
可选地，根据所述主动阻尼补偿扭矩对驱动电机进行扭矩补偿，包括：
通过所述主动阻尼补偿扭矩与原始扭矩相加，计算得到经过补偿后的扭矩；
控制驱动电机根据所述经过补偿后的扭矩输出扭矩。
可选地，所述控制方法还包括：
在所述电机转速波动参数小于预设门限时，返回所述根据电机转速计算电机转速波动参数的步骤。
依据本发明的另一个方面，提供了一种电动汽车的控制装置，包括：
第一计算单元，用于根据电机转速计算电机转速波动参数，所述电机转速波动参数与所述电机转速的波动程度正相关；
第一判断单元，用于根据所述电机转速波动参数是否大于或等于预设门限，判断是否需要进入主动阻尼控制模式；
第二计算单元，用于在需要进入主动阻尼控制模式时，根据所述电机转速波动参数计算主动阻尼控制补偿参数，所述主动阻尼控制补偿参数与所述电机转速波动参数正相关；
第一处理单元，用于对所述电机转速进行带通滤波，获得所述电机转速在预设频率区间的扰动信号；
第三计算单元，用于根据所述扰动信号和所述主动阻尼控制补偿参数进行比例积分PI控制，计算主动阻尼补偿扭矩；
第二处理单元，用于根据所述主动阻尼补偿扭矩对驱动电机进行扭矩补偿。
可选地，根据电机转速计算电机转速波动参数，包括：
按照预设的控制周期，计算每个控制周期内的电机转速；
计算截止到当前时刻的最近N个控制周期内的电机转速的平均值，并分别计算该最近N个控制周期内的每个控制周期内的电机转速与所述平均值的差值，并对所述差值的绝对值求和，得到第一波动值；
根据预设的电机转速波动参数的上限，对所述第一波动值进行修正，得到所述电机转速波动参数，其中，在所述第一波动值超出所述上限时，将所述第一波动值修正为所述上限。
可选地，根据所述电机转速波动参数计算主动阻尼控制补偿参数，包括：
计算所述电机转速波动参数与所述预设门限的第一差值，并计算所述上限与所述预设门限的第二差值，计算所述第一差值与所述第二差值的比值得到所述主动阻尼控制补偿参数。
可选地，根据所述扰动信号和所述主动阻尼控制补偿参数进行比例积分PI控制，计算主动阻尼补偿扭矩，包括：
计算0与所述扰动信号的差值得到控制偏差；
根据所述主动阻尼控制补偿参数，将所述控制偏差的比例和积分通过线性组合得到第一补偿扭矩值，其中，所述第一补偿扭矩值与所述主动阻尼控制补偿参数正相关；
根据补偿扭矩限制值对所述第一补偿扭矩值进行修正，得到主动阻尼补偿扭矩，其中，所述第一补偿扭矩值超出所述补偿扭矩限制值时，将所述第一补偿扭矩值修正为所述补偿扭矩限制值；所述第一补偿扭矩值小于所述补偿扭矩限制值的相反数时，将所述第一补偿扭矩值修正为所述补偿扭矩限制值的相反数，且所述补偿扭矩限制值大于0。
可选地，根据所述主动阻尼补偿扭矩对驱动电机进行扭矩补偿，包括：
通过所述主动阻尼补偿扭矩与原始扭矩相加，计算得到经过补偿后的扭矩；
控制驱动电机根据所述经过补偿后的扭矩输出扭矩。
可选地，第一判断单元，还用于在所述电机转速波动参数小于预设门限时，返回所述根据电机转速计算电机转速波动参数的步骤。
依据本发明的另一个方面，提供了一种控制设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序；所述处理器执行所述程序时实现如上所述的控制方法。
依据本发明的另一个方面，提供了一种汽车，包括如上所述的控制装置。
本发明的有益效果是：
上述方案，通过对驱动电机扭矩命令的补偿，调节驱动电机输出扭矩，实现了电动汽车驱动系统的主动阻尼控制，不需要改变车辆硬件，实现简便，适用范围广，控制效果较佳。
附图说明
图1表示本发明实施例提供的电动汽车的控制方法示意图；
图2表示本发明实施例提供的电动汽车的控制装置示意图；
图3表示本发明实施例提供的扰动信号筛选实现方式框图；
图4表示本发明实施例提供的电动汽车的控制系统架构示意图。
附图标记说明：
21-第一计算单元；22-第一判断单元；23-第二计算单元；24-第一处理单元；25-第三计算单元；26-第二处理单元。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
本发明针对现有技术中电动汽车主动阻尼控制效果欠佳的问题，提供一种电动汽车的控制方法、装置、控制设备及汽车。
如图1所示，本发明其中一实施例提供一种电动汽车的控制方法，包括：
S11：根据电机转速计算电机转速波动参数，所述电机转速波动参数与所述电机转速的波动程度正相关。
可选地，根据电机转速计算电机转速波动参数，包括：
按照预设的控制周期，计算每个控制周期内的电机转速；
计算截止到当前时刻的最近N个控制周期内的电机转速的平均值，并分别计算该最近N个控制周期内的每个控制周期内的电机转速与所述平均值的差值，并对所述差值的绝对值求和，得到第一波动值。
具体的，可以根据第一公式计算所述电机转速波动参数，所述第一公式为：
Figure BDA0002128098700000061
其中，Rc表示第一波动值，R(n)表示第n个控制周期内的电机转速，N个控制周期为连续的周期，所述控制周期为一预设时长，N和所述控制周期的取值可根据驱动电机的不同等因素来设置，例如N可设置为100，所述控制周期可设置为1毫秒。
需要说明的是，电机转速波动参数是本发明所提出的，该参数实现了对电机转速波动程度的量化评估，还可用于后续判断是否需要进入主动阻尼控制模式。
还需要说明的是，由于“阻尼不足”问题所引发的车辆的振动，其直接表现为实际电机转速的振动，这种振动可表现为电机转速往复穿越一预期转速。根据这一特点，利用N个控制周期内电机转速的平均值作为平均转速，以所述平均转速为基准，计算所述N个控制周期内电机转速偏离所述平均转速的大小，进而得到所述第一波动值。
根据预设的电机转速波动参数的上限，对所述第一波动值进行修正，得到所述电机转速波动参数，其中，在所述第一波动值超出所述上限时，将所述第一波动值修正为所述上限。
具体的，可通过第二公式对所述第一波动值进行修正，所述第二公式为：
Figure BDA0002128098700000062
其中，Rk表示电机转速波动参数，Rmax表示电机转速波动参数的上限，即电机转速波动参数的最大限制值，Rmax的值可根据车辆不同等因素进行设定。
需要说明的是，通过对所述第一波动值进行修正，得到所述电机转速波动参数。可以看出，随着所述电机转速波动参数的增大，电机转速的波动程度愈加剧烈。
S12：根据所述电机转速波动参数是否大于或等于预设门限，判断是否需要进入主动阻尼控制模式。
需要说明的是，正常状态下，电机转速不会发生突变，其变化会比较平稳，因此通过第一公式计算得到的第一波动值会保持在一定范围内。利用这一特点，本发明实施例根据驱动电机转速的波动程度判断当前车辆是否需要进入主动阻尼控制模式，即判断当前状态下的车辆是否由于“欠阻尼”而进入到非预期的共振状态。
具体的，当所述第一波动值超过所述预设门限时，则认为此时电机转速的波动程度超出预期，即这种情况下需要进行主动阻尼控制，其中所述预设门限的大小可在实际驾驶过程中根据驾驶感受标定得到。
S13：在需要进入主动阻尼控制模式时，根据所述电机转速波动参数计算主动阻尼控制补偿参数，所述主动阻尼控制补偿参数与所述电机转速波动参数正相关。
可选地，根据所述电机转速波动参数计算主动阻尼控制补偿参数，包括：
计算所述电机转速波动参数与所述预设门限的第一差值，并计算所述上限与所述预设门限的第二差值，计算所述第一差值与所述第二差值的比值得到所述主动阻尼控制补偿参数。
具体的，所述主动阻尼控制补偿参数可以根据第三公式计算得到，所述第三公式为：
Figure BDA0002128098700000071
其中，D表示主动阻尼控制补偿参数，Rk表示电机转速波动参数，Rmax表示电机转速波动参数的上限，Rmin表示所述预设门限，即电机转速波动参数主动阻尼阈值，Rmin>0。
需要说明的是，根据S12，进入主动阻尼控制模式的电机转速波动参数满足Rk≥Rmin，结合第二公式可知，Rk的取值在[Rmin，Rmax]范围内。再根据第三公式可知，D的取值在[0，1]区间内。
S14：对所述电机转速进行带通滤波，获得所述电机转速在预设频率区间的扰动信号。
具体的，车辆在行车过程中所产生的共振或抖动，可作用于电机转速中，这种电机转速的变化会在行车过程中对车上人员的驾乘感受产生较大的负面影响。对所述电机转速进行带通滤波则是将作用于电机转速中预设频率区间的非预期扰动信号筛选出来，该信号将用于后续的主动阻尼PI控制，通过控制来抵消车辆行驶过程中的共振或抖动，提升驾乘体验。
在本发明实施例中，可以利用一个低通滤波器和一个高通滤波器的串联来实现带通滤波，以实现对预设频率区间非预期扰动信号的筛选，所述扰动信号是车辆的振动在电机转速中的体现。
如图3所示，电机转速信号首先经过二阶低通滤波处理，之后再进行一阶高通滤波处理，经过以上两个环节后筛选出预设频率区间非预期扰动信号，将车辆特定频段的扰动信号进行量化。其具体实现方式如下：
可以根据第四公式计算得到所述扰动信号，所述第四公式为：
RD(n)＝fH(n)-fH(n-1)
其中，RD(n)表示扰动信号，fH(n)表示经过高通滤波处理后的信号，fH(n)可以通过第五公式计算得到，所述第五公式为：
fH(n)＝FL(n)KHa-KHbfH(n-1)
其中，FL(n)表示经过低通滤波处理后的信号，KHa与KHb为高通滤波系数，这两个系数用于调节高通滤波截止频率等参数；FL(n)可以根据第六公式计算得到，所述第六公式为：
FL(n)＝fL(n)-fL(n-2)
其中，fL(n)可以通过第七公式计算得到，所述第七公式为：
fL(n)＝RKLa-KLbfL(n-1)-KLcfL(n-2)
其中，R表示电机当前转速，KLa、KLb与KLc表示低通滤波系数。
S15：根据所述扰动信号和所述主动阻尼控制补偿参数进行比例积分PI控制，计算主动阻尼补偿扭矩。
可选地，根据所述扰动信号和所述主动阻尼控制补偿参数进行比例积分PI控制，计算主动阻尼补偿扭矩，包括：
计算0与所述扰动信号的差值得到控制偏差；
根据所述主动阻尼控制补偿参数，将所述控制偏差的比例和积分通过线性组合得到第一补偿扭矩值，其中，所述第一补偿扭矩值与所述主动阻尼控制补偿参数正相关；
根据补偿扭矩限制值对所述第一补偿扭矩值进行修正，得到主动阻尼补偿扭矩，其中，所述第一补偿扭矩值超出所述补偿扭矩限制值时，将所述第一补偿扭矩值修正为所述补偿扭矩限制值；所述第一补偿扭矩值小于所述补偿扭矩限制值的相反数时，将所述第一补偿扭矩值修正为所述补偿扭矩限制值的相反数，且所述补偿扭矩限制值大于0。
具体的，可以根据第八公式计算得到主动阻尼补偿扭矩，所述第八公式为：
Figure BDA0002128098700000091
其中，Tint表示第一补偿扭矩值，D表示主动阻尼控制补偿参数，Kp表示PI控制的比例系数，KI表示PI控制的积分系数，ΔE＝0-RD，RD表示扰动信号。
需要说明的是，利用第八公式计算得到的第一补偿扭矩值，不能直接用于扭矩补偿，还需要对其进行修正，防止其由于补偿扭矩过大而对系统的稳定性造成影响。补偿扭矩修正具体实现方法如下：
可以根据第九公式对Tint的取值进行修正，所述第九公式为：
Figure BDA0002128098700000092
其中，TC表示主动阻尼补偿扭矩，TMax表示补偿扭矩限制值，且TMax>0，可看出，修正后，主动阻尼补偿扭矩TC的取值被限制在了[-TMax，TMax]区间内。
需要说明的是，在理想情况下，即车辆在行车过程中无共振及抖动现象产生，此时经带通滤波后得到的扰动信号RD应恒为0。基于这一特性，本发明利用PI控制器，以扰动信号作为PI控制器的输入进行补偿扭矩的计算，通过对扭矩命令进行主动补偿来降低行车过程车辆所产生的的共振及抖动，从而提升驾乘体验。
S16：根据所述主动阻尼补偿扭矩对驱动电机进行扭矩补偿。
可选地，根据所述主动阻尼补偿扭矩对驱动电机进行扭矩补偿，包括：
通过所述主动阻尼补偿扭矩与原始扭矩相加，计算得到经过补偿后的扭矩；
控制驱动电机根据所述经过补偿后的扭矩输出扭矩。
具体的，所述经过补偿后的扭矩可以根据第十公式计算得到，所述第十公式为：
Tout＝Tcq+TC
其中，Tout表示经过补偿后的扭矩，Tcq表示原始扭矩，TC表示主动阻尼补偿扭矩。
需要说明的是，得到了主动阻尼补偿扭矩TC后，需要对扭矩命令进行补偿。本发明实施例提供的电动汽车的控制方法实际上是通过调节驱动电机输出扭矩来实现的，而调节驱动电机的扭矩输出则源自对驱动电机扭矩命令的补偿。通过第十公式实现了扭矩补偿，电机控制器将根据经过扭矩补偿后的最终的扭矩命令控制电机输出动力，从而最终实现车辆的主动阻尼控制。
可选地，所述控制方法还包括：
在所述电机转速波动参数小于预设门限时，返回所述根据电机转速计算电机转速波动参数的步骤。
如图4所示，本发明实施例提供的电动汽车的控制方法可以适用于具有以下系统构架的电动汽车：根据驾驶员的操作以及车辆状态得到扭矩命令，在此基础上电机控制器通过一定的控制逻辑对驱动电机进行控制，使驱动电机根据扭矩命令输出扭矩，最终实现车辆的行驶。该系统构架中驱动电机通过单级减速器与车轮相连，中间无换挡机构，这样驱动电机所输出的动力将直接作用于车辆的驱动轮。目前国内外主流的纯电动汽车通常具有以上架构，因此本发明实施例提供的电动汽车的控制方法具有较高的通用性。
本发明实施例的所述的电动汽车的控制方法，通过对驱动电机扭矩命令的补偿，调节驱动电机输出扭矩，从而实现了增大系统阻尼、削弱或消除由于车辆“欠阻尼”而引起的共振问题，最终实现对电动汽车驱动系统的主动阻尼控制。不需要改变车辆硬件，实现简便，适用范围广，控制效果较佳。
如图2所示，本发明实施例还提供一种电动汽车的控制装置，包括：
第一计算单元21，用于根据电机转速计算电机转速波动参数，所述电机转速波动参数与所述电机转速的波动程度正相关；
第一判断单元22，用于根据所述电机转速波动参数是否大于或等于预设门限，判断是否需要进入主动阻尼控制模式；
第二计算单元23，用于在需要进入主动阻尼控制模式时，根据所述电机转速波动参数计算主动阻尼控制补偿参数，所述主动阻尼控制补偿参数与所述电机转速波动参数正相关；
第一处理单元24，用于对所述电机转速进行带通滤波，获得所述电机转速在预设频率区间的扰动信号；
第三计算单元25，用于根据所述扰动信号和所述主动阻尼控制补偿参数进行比例积分PI控制，计算主动阻尼补偿扭矩；
第二处理单元26，用于根据所述主动阻尼补偿扭矩对驱动电机进行扭矩补偿。
可选地，根据电机转速计算电机转速波动参数，包括：
按照预设的控制周期，计算每个控制周期内的电机转速；
计算截止到当前时刻的最近N个控制周期内的电机转速的平均值，并分别计算该最近N个控制周期内的每个控制周期内的电机转速与所述平均值的差值，并对所述差值的绝对值求和，得到第一波动值。
具体的，可以根据第一公式计算所述电机转速波动参数，所述第一公式为：
Figure BDA0002128098700000111
其中，Rc表示第一波动值，R(n)表示第n个控制周期内的电机转速，N个控制周期为连续的周期，所述控制周期为一预设时长，N和所述控制周期的取值可根据驱动电机的不同等因素来设置，例如N可设置为100，所述控制周期可设置为1毫秒。
需要说明的是，电机转速波动参数是本发明所提出的，该参数实现了对电机转速波动程度的量化评估，还可用于后续判断是否需要进入主动阻尼控制模式。
还需要说明的是，由于“阻尼不足”问题所引发的车辆的振动，其直接表现为实际电机转速的振动，这种振动可表现为电机转速往复穿越一预期转速。根据这一特点，利用N个控制周期内电机转速的平均值作为平均转速，以所述平均转速为基准，计算所述N个控制周期内电机转速偏离所述平均转速的大小，进而得到所述第一波动值。
根据预设的电机转速波动参数的上限，对所述第一波动值进行修正，得到所述电机转速波动参数，其中，在所述第一波动值超出所述上限时，将所述第一波动值修正为所述上限。
具体的，可通过第二公式对所述第一波动值进行修正，所述第二公式为：
Figure BDA0002128098700000121
其中，Rk表示电机转速波动参数，Rmax表示电机转速波动参数的上限，即电机转速波动参数的最大限制值，Rmax的值可根据车辆不同等因素进行设定。
需要说明的是，通过对所述第一波动值进行修正，得到所述电机转速波动参数。可以看出，随着所述电机转速波动参数的增大，电机转速的波动程度愈加剧烈。
可选地，根据所述电机转速波动参数计算主动阻尼控制补偿参数，包括：
计算所述电机转速波动参数与所述预设门限的第一差值，并计算所述上限与所述预设门限的第二差值，计算所述第一差值与所述第二差值的比值得到所述主动阻尼控制补偿参数。
具体的，所述主动阻尼控制补偿参数可以根据第三公式计算得到，所述第三公式为：
Figure BDA0002128098700000122
其中，D表示主动阻尼控制补偿参数，Rk表示电机转速波动参数，Rmax表示电机转速波动参数的上限，Rmin表示所述预设门限，即电机转速波动参数主动阻尼阈值，Rmin>0。
需要说明的是，根据S12，进入主动阻尼控制模式的电机转速波动参数满足Rk≥Rmin，结合第二公式可知，Rk的取值在[Rmin，Rmax]范围内。再根据第三公式可知，D的取值在[0，1]区间内。
还需要说明的是，车辆在行车过程中所产生的共振或抖动，可作用于电机转速中，这种电机转速的变化会在行车过程中对车上人员的驾乘感受产生较大的负面影响。对所述电机转速进行带通滤波可将作用于电机转速中预设频率区间的非预期扰动信号筛选出来，该信号可用于后续的主动阻尼PI控制，通过控制来抵消车辆行驶过程中的共振或抖动，提升驾乘体验。
在本发明实施例中，可以利用一个低通滤波器和一个高通滤波器的串联来实现带通滤波，以实现对预设频率区间非预期扰动信号的筛选，所述扰动信号是车辆的振动在电机转速中的体现。
如图3所示，电机转速信号首先经过二阶低通滤波处理，之后再进行一阶高通滤波处理，经过以上两个环节后筛选出预设频率区间非预期扰动信号，将车辆特定频段的扰动信号进行量化。其具体实现方式如下：
可以根据第四公式计算得到所述扰动信号，所述第四公式为：
RD(n)＝fH(n)-fH(n-1)
其中，RD(n)表示扰动信号，fH(n)表示经过高通滤波处理后的信号，fH(n)可以通过第五公式计算得到，所述第五公式为：
fH(n)＝FL(n)KHa-KHbfH(n-1)
其中，FL(n)表示经过低通滤波处理后的信号，KHa与KHb为高通滤波系数，这两个系数用于调节高通滤波截止频率等参数；FL(n)可以根据第六公式计算得到，所述第六公式为：
FL(n)＝fL(n)-fL(n-2)
其中，fL(n)可以通过第七公式计算得到，所述第七公式为：
fL(n)＝RKLa-KLbfL(n-1)-KLcfL(n-2)
其中，R表示电机当前转速，KLa、KLb与KLc表示低通滤波系数。
可选地，根据所述扰动信号和所述主动阻尼控制补偿参数进行比例积分PI控制，计算主动阻尼补偿扭矩，包括：
计算0与所述扰动信号的差值得到控制偏差；
根据所述主动阻尼控制补偿参数，将所述控制偏差的比例和积分通过线性组合得到第一补偿扭矩值，其中，所述第一补偿扭矩值与所述主动阻尼控制补偿参数正相关；
根据补偿扭矩限制值对所述第一补偿扭矩值进行修正，得到主动阻尼补偿扭矩，其中，所述第一补偿扭矩值超出所述补偿扭矩限制值时，将所述第一补偿扭矩值修正为所述补偿扭矩限制值；所述第一补偿扭矩值小于所述补偿扭矩限制值的相反数时，将所述第一补偿扭矩值修正为所述补偿扭矩限制值的相反数，且所述补偿扭矩限制值大于0。
具体的，可以根据第八公式计算得到主动阻尼补偿扭矩，所述第八公式为：
Tint＝D×[ΔE×Kp+KI∫ΔE dt]
其中，Tint表示第一补偿扭矩值，D表示主动阻尼控制补偿参数，Kp表示PI控制的比例系数，KI表示PI控制的积分系数，ΔE＝0-RD，RD表示扰动信号。
需要说明的是，利用第八公式计算得到的第一补偿扭矩值，不能直接用于扭矩补偿，还需要对其进行修正，防止其由于补偿扭矩过大而对系统的稳定性造成影响。补偿扭矩修正具体实现方法如下：
可以根据第九公式对Tint的取值进行修正，所述第九公式为：
Figure BDA0002128098700000141
其中，TC表示主动阻尼补偿扭矩，TMax表示补偿扭矩限制值，且TMax>0，可看出，修正后，主动阻尼补偿扭矩TC的取值被限制在了[-TMax，TMax]区间内。
需要说明的是，在理想情况下，即车辆在行车过程中无共振及抖动现象产生，此时经带通滤波后得到的扰动信号RD应恒为0。基于这一特性，本发明利用PI控制器，以扰动信号作为PI控制器的输入进行补偿扭矩的计算，通过对扭矩命令进行主动补偿来降低行车过程车辆所产生的的共振及抖动，从而提升驾乘体验。
可选地，根据所述主动阻尼补偿扭矩对驱动电机进行扭矩补偿，包括：
通过所述主动阻尼补偿扭矩与原始扭矩相加，计算得到经过补偿后的扭矩；
控制驱动电机根据所述经过补偿后的扭矩输出扭矩。
具体的，所述经过补偿后的扭矩可以根据第十公式计算得到，所述第十公式为：
Tout＝Tcq+TC
其中，Tout表示经过补偿后的扭矩，Tcq表示原始扭矩，TC表示主动阻尼补偿扭矩。
需要说明的是，得到了主动阻尼补偿扭矩TC后，需要对扭矩命令进行补偿。本发明实施例提供的电动汽车的控制方法实际上是通过调节驱动电机输出扭矩来实现的，而调节驱动电机的扭矩输出则源自对驱动电机扭矩命令的补偿。通过第十公式实现了扭矩补偿，电机控制器将根据经过扭矩补偿后的最终的扭矩命令控制电机输出动力，从而最终实现车辆的主动阻尼控制。
可选地，第一判断单元22，还用于在所述电机转速波动参数小于预设门限时，返回所述根据电机转速计算电机转速波动参数的步骤。
需要说明的是，正常状态下，电机转速不会发生突变，其变化会比较平稳，因此通过第一公式计算得到的第一波动值会保持在一定范围内。利用这一特点，本发明实施例根据驱动电机转速的波动程度判断当前车辆是否需要进入主动阻尼控制模式，即判断当前状态下的车辆是否由于“欠阻尼”而进入到非预期的共振状态。
具体的，当所述第一波动值超过所述预设门限时，则认为此时电机转速的波动程度超出预期，即这种情况下需要进行主动阻尼控制，其中所述预设门限的大小可在实际驾驶过程中根据驾驶感受标定得到。
还需要说明的是，如图4所示，本发明实施例提供的电动汽车的控制方法可以适用于具有以下系统构架的电动汽车：根据驾驶员的操作以及车辆状态得到扭矩命令，在此基础上电机控制器通过一定的控制逻辑对驱动电机进行控制，使驱动电机根据扭矩命令输出扭矩，最终实现车辆的行驶。该系统构架中驱动电机通过单级减速器与车轮相连，中间无换挡机构，这样驱动电机所输出的动力将直接作用于车辆的驱动轮。目前国内外主流的纯电动汽车通常具有以上架构，因此本发明实施例提供的电动汽车的控制方法具有较高的通用性。
本发明实施例的所述电动汽车的控制装置，通过对驱动电机扭矩命令的补偿，调节驱动电机输出扭矩，实现了电动汽车驱动系统的主动阻尼控制，不需要改变车辆硬件，实现简便，适用范围广，控制效果较佳。
本发明实施例还提供一种控制设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序；所述处理器执行所述程序时实现如上所述的控制方法。
本发明实施例的所述控制设备，通过对驱动电机扭矩命令的补偿，调节驱动电机输出扭矩，实现了电动汽车驱动系统的主动阻尼控制，不需要改变车辆硬件，实现简便，适用范围广，控制效果较佳。
本发明实施例还提供一种汽车，包括如上所述的控制装置。
本发明实施例的所述汽车，通过对驱动电机扭矩命令的补偿，调节驱动电机输出扭矩，实现了电动汽车驱动系统的主动阻尼控制，不需要改变车辆硬件，实现简便，适用范围广，控制效果较佳。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims (14)

1.一种电动汽车的控制方法，其特征在于，包括：
根据电机转速计算电机转速波动参数，所述电机转速波动参数与所述电机转速的波动程度正相关；
根据所述电机转速波动参数是否大于或等于预设门限，判断是否需要进入主动阻尼控制模式；
在需要进入主动阻尼控制模式时，根据所述电机转速波动参数计算主动阻尼控制补偿参数，所述主动阻尼控制补偿参数与所述电机转速波动参数正相关；
对所述电机转速进行带通滤波，获得所述电机转速在预设频率区间的扰动信号；
根据所述扰动信号和所述主动阻尼控制补偿参数进行比例积分PI控制，计算主动阻尼补偿扭矩；
根据所述主动阻尼补偿扭矩对驱动电机进行扭矩补偿。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，
根据电机转速计算电机转速波动参数，包括：
按照预设的控制周期，计算每个控制周期内的电机转速；
计算截止到当前时刻的最近N个控制周期内的电机转速的平均值，并分别计算该最近N个控制周期内的每个控制周期内的电机转速与所述平均值的差值，并对所述差值的绝对值求和，得到第一波动值；
根据预设的电机转速波动参数的上限，对所述第一波动值进行修正，得到所述电机转速波动参数，其中，在所述第一波动值超出所述上限时，将所述第一波动值修正为所述上限。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，
根据所述电机转速波动参数计算主动阻尼控制补偿参数，包括：
计算所述电机转速波动参数与所述预设门限的第一差值，并计算所述上限与所述预设门限的第二差值，计算所述第一差值与所述第二差值的比值得到所述主动阻尼控制补偿参数。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，
根据所述扰动信号和所述主动阻尼控制补偿参数进行比例积分PI控制，计算主动阻尼补偿扭矩，包括：
计算0与所述扰动信号的差值得到控制偏差；
根据所述主动阻尼控制补偿参数，将所述控制偏差的比例和积分通过线性组合得到第一补偿扭矩值，其中，所述第一补偿扭矩值与所述主动阻尼控制补偿参数正相关；
根据补偿扭矩限制值对所述第一补偿扭矩值进行修正，得到主动阻尼补偿扭矩，其中，所述第一补偿扭矩值超出所述补偿扭矩限制值时，将所述第一补偿扭矩值修正为所述补偿扭矩限制值；所述第一补偿扭矩值小于所述补偿扭矩限制值的相反数时，将所述第一补偿扭矩值修正为所述补偿扭矩限制值的相反数，且所述补偿扭矩限制值大于0。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，
根据所述主动阻尼补偿扭矩对驱动电机进行扭矩补偿，包括：
通过所述主动阻尼补偿扭矩与原始扭矩相加，计算得到经过补偿后的扭矩；
控制驱动电机根据所述经过补偿后的扭矩输出扭矩。
6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
在所述电机转速波动参数小于预设门限时，返回所述根据电机转速计算电机转速波动参数的步骤。
7.一种电动汽车的控制装置，其特征在于，包括：
第一计算单元，用于根据电机转速计算电机转速波动参数，所述电机转速波动参数与所述电机转速的波动程度正相关；
第一判断单元，用于根据所述电机转速波动参数是否大于或等于预设门限，判断是否需要进入主动阻尼控制模式；
第二计算单元，用于在需要进入主动阻尼控制模式时，根据所述电机转速波动参数计算主动阻尼控制补偿参数，所述主动阻尼控制补偿参数与所述电机转速波动参数正相关；
第一处理单元，用于对所述电机转速进行带通滤波，获得所述电机转速在预设频率区间的扰动信号；
第三计算单元，用于根据所述扰动信号和所述主动阻尼控制补偿参数进行比例积分PI控制，计算主动阻尼补偿扭矩；
第二处理单元，用于根据所述主动阻尼补偿扭矩对驱动电机进行扭矩补偿。
8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，根据电机转速计算电机转速波动参数，包括：
按照预设的控制周期，计算每个控制周期内的电机转速；
计算截止到当前时刻的最近N个控制周期内的电机转速的平均值，并分别计算该最近N个控制周期内的每个控制周期内的电机转速与所述平均值的差值，并对所述差值的绝对值求和，得到第一波动值；
根据预设的电机转速波动参数的上限，对所述第一波动值进行修正，得到所述电机转速波动参数，其中，在所述第一波动值超出所述上限时，将所述第一波动值修正为所述上限。
9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，
根据所述电机转速波动参数计算主动阻尼控制补偿参数，包括：
计算所述电机转速波动参数与所述预设门限的第一差值，并计算所述上限与所述预设门限的第二差值，计算所述第一差值与所述第二差值的比值得到所述主动阻尼控制补偿参数。
10.根据权利要求9所述的控制装置，其特征在于，
根据所述扰动信号和所述主动阻尼控制补偿参数进行比例积分PI控制，计算主动阻尼补偿扭矩，包括：
计算0与所述扰动信号的差值得到控制偏差；
根据所述主动阻尼控制补偿参数，将所述控制偏差的比例和积分通过线性组合得到第一补偿扭矩值，其中，所述第一补偿扭矩值与所述主动阻尼控制补偿参数正相关；
根据补偿扭矩限制值对所述第一补偿扭矩值进行修正，得到主动阻尼补偿扭矩，其中，所述第一补偿扭矩值超出所述补偿扭矩限制值时，将所述第一补偿扭矩值修正为所述补偿扭矩限制值；所述第一补偿扭矩值小于所述补偿扭矩限制值的相反数时，将所述第一补偿扭矩值修正为所述补偿扭矩限制值的相反数，且所述补偿扭矩限制值大于0。
11.根据权利要求10所述的控制装置，其特征在于，
根据所述主动阻尼补偿扭矩对驱动电机进行扭矩补偿，包括：
通过所述主动阻尼补偿扭矩与原始扭矩相加，计算得到经过补偿后的扭矩；
控制驱动电机根据所述经过补偿后的扭矩输出扭矩。
12.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，
第一判断单元，还用于在所述电机转速波动参数小于预设门限时，返回所述根据电机转速计算电机转速波动参数的步骤。
13.一种控制设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序；其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述的控制方法。
14.一种汽车，其特征在于，包括权利要求7至12任一项所述的控制装置。
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