CN113635903A - 一种车辆发动机的振动抑制方法、装置、存储介质及车辆 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及车辆技术领域，具体涉及本申请提供的一种车辆发动机的振动抑制方法、装置、存储介质及车辆，解决了现有技术中因减轻发动机振动而导致的设计成本高，且对发动机改动较大的问题。方法包括：振动抑制方法包括：确定发动机的当前工况和PID控制参数；获取所述发动机的目标加速度值和当前加速度值；根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的大小关系，确定BSG电机的工作模式，并根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的差值以及所述PID控制参数，得到所述BSG电机的输出功率，以使所述BSG电机在该工作模式下以该输出功率进行工作。

Description

一种车辆发动机的振动抑制方法、装置、存储介质及车辆
技术领域
本申请涉及车辆技术领域，特别地涉及一种车辆发动机的振动抑制方法、装置、存储介质及车辆。
背景技术
在选择柴油发动机时，由于三缸柴油发动机与四缸发动机相比，有诸多优势，例如更少的摩擦，更轻的质量，更小的体积和更低的油耗，但由于三缸机本身的特性，如活塞往复惯性力的不平均，导致振动水平更高，进而影响整车其他零部件的可靠性，其振动的问题也在一定程度上限制了三缸柴油发动机的推广。目前针对三缸柴油发动机的振动问题，多使用偏心质量飞轮、质量惯性曲轴皮带轮或去耦式平衡轴齿轮，来达到降低发动机振动的目的。但是，上述降低三缸柴油发动机振动的方式存在设计成本高，且对该发动机改动较大的问题。
发明内容
本申请提供一种车辆发动机的振动抑制方法、装置、存储介质及车辆，通过BSG电机取代发动机原有的电机，解决了现有技术中因减轻发动机振动而导致的设计成本高，且对发动机改动较大的问题。
第一方面，本申请提供了一种车辆发动机的振动抑制方法，所述振动抑制方法包括：
确定发动机的当前工况和PID控制参数；
获取所述发动机的目标加速度值和当前加速度值；
根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的大小关系，确定BSG电机的工作模式，并根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的差值以及所述PID控制参数，得到所述BSG电机的输出功率，以使所述BSG电机在该工作模式下以该输出功率进行工作。
根据本申请的实施例，可选的，上述车辆发动机的振动抑制方法中，确定发动机的当前工况包括：
获取所述发动机的当前负荷和当前转速；
根据所述当前负荷和所述当前转速，从预设的工况表查找与所述当前负荷和所述当前转速对应的发动机工况，并将该发动机工况作为所述当前工况，其中，所述工况表中包括多种发动机转速范围和发动机负荷范围与发动机工况的对应关系。
根据本申请的实施例，可选的，上述车辆发动机的振动抑制方法中，确定PID控制参数，包括：
根据所述当前工况，从预设的发动机工况与PID控制参数的对应关系中查找与所述当前工况对应的PID控制参数。
根据本申请的实施例，可选的，上述车辆发动机的振动抑制方法中，根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的大小关系，确定BSG电机的工作模式，包括：
在所述目标加速度值大于所述当前加速度值时，确定BSG电机的工作模式为电机模式，且在该电机模式下，所述BSG电机作为所述发动机的驱动电机；
在所述目标加速度值小于所述当前加速度值时，确定BSG电机的工作模式为负载模式，且在该负载模式下，所述BSG电机作为所述发动机的负载。
根据本申请的实施例，可选的，上述车辆发动机的振动抑制方法中，根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的差值以及所述PID控制参数，得到所述BSG电机的输出功率，包括：
将所述目标加速度值和所述当前加速度值的差值以及所述PID控制参数输入至PID控制器，以使所述PID控制器根据预设的计算式计算得到所述BSG电机的输出功率，其中，所述计算式包括：
Figure BDA0002470269730000021
u(t)为BSG电机的输出功率，e(t)为所述目标加速度值和所述当前加速度值的差值，Kp为比例控制参数，Ti为积分时间控制参数，Td为微分时间控制参数，t为所述当前加速度值变化到目标加速度值的时间。
第二方面，本申请提供了一种存储介质，该存储介质存储有计算机程序，当该计算机程序被一个或多个处理器执行，实现如上述的车辆发动机的振动抑制方法。
第三方面，本申请提供了一种车辆，包括：
发动机；
BSG电机，与所述发动机连接；
发动机控制装置，与所述发动机连接，用于确定所述发动机的当前工况和PID控制参数，获取所述发动机的目标加速度值和当前加速度值，根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的大小关系确定所述BSG电机的工作模式，并根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的差值以及所述PID控制参数得到所述BSG电机的输出功率，以使所述BSG电机在该工作模式下以该输出功率进行工作。
根据本申请的实施例，可选的，上述车辆中，所述发动机控制装置包括：
发动机控制器，与所述发动机连接，用于获取所述发动机的当前加速度值；
混动控制器，与所述BSG电机、所述发动机控制器连接，用于确定所述发动机的当前工况和PID控制参数，接收所述发动机控制器发送的当前加速度值和获取所述发动机的目标加速度值，根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的确定所述BSG电机的工作模式，并根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的差值以及所述PID控制参数得到所述BSG电机的输出功率。
根据本申请的实施例，可选的，上述车辆中，所述发动机通过皮带与所述BSG电机连接。
第四方面，本申请提供了一种车辆发动机的振动抑制装置，所述振动抑制装置包括：
第一确定模块，用于确定发动机的当前工况和PID控制参数；
获取模块，用于获取所述发动机的目标加速度值和当前加速度值；
第二确定模块，用于根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的大小关系，确定BSG电机的工作模式，并根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的差值以及所述PID控制参数，得到所述BSG电机的输出功率，以使所述BSG电机在该工作模式下以该输出功率进行工作。
与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
本申请提供的一种车辆发动机的振动抑制方法、装置、存储介质及车辆，振动抑制方法包括：确定发动机的当前工况和PID控制参数；获取所述发动机的目标加速度值和当前加速度值；根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的大小关系，确定BSG电机的工作模式，并根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的差值以及所述PID控制参数，得到所述BSG电机的输出功率，以使所述BSG电机在该工作模式下以该输出功率进行工作。解决了现有技术中因减轻发动机振动而导致的设计成本高，且对发动机改动较大的问题，在解决发动机振动问题的同时，具有成本低且对发动机改动低的优点，且还提升了燃油经济性和动力性。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本申请进行更详细的描述。
图1为本申请实施例一提供的一种车辆发动机的振动抑制方法的流程示意图。
图2中的a图为本申请实施例一提供的一种发动机工况与负荷、转速的关系示意图，图2中的b图为本申请实施例一提供的一种发动机工况与PID标定的关系示意图。
图3为本申请实施例一提供的一种控制原理图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题，并达到相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本申请的保护范围之内。
实施例一
请参阅图1，本申请提供一种应用于车辆的车辆发动机的振动抑制方法，所述车辆发动机的振动抑制方法应用于所述车辆时执行步骤S110-步骤S130。
步骤S110：确定发动机的当前工况和PID控制参数。
在本实施例中，根据发动机转速和负荷的大小对发动机的工况进行分类。请结合图2中的a图，横坐标代表转速，纵坐标代表负荷，发动机的工况包括低速大负荷、低速小负荷、高速小负荷和高速大负荷，即图2中所示的四种窗口，根据图2中的横坐标和纵坐标，可得出低速大负荷即窗口1，低速小负荷即窗口2，高速小负荷即窗口3，高速大负荷即窗口4。
根据上述依据转速和负荷划定的发动机工况，可建立一个工况表，该工况表中包括多种发动机转速范围和发动机负荷范围与发动机工况的对应关系，即可根据图2中转速、负荷与工况的关联关系，可对工况表进行设定。
在本实施例中，确定发动机的当前工况具体包括：首先，获取所述发动机的当前负荷和当前转速。然后，根据所述当前负荷和所述当前转速，从预设的工况表查找与所述当前负荷和所述当前转速对应的发动机工况，并将该发动机工况作为所述当前工况。示例性的，当前转速为1000转/分，当前负荷为20％，工况表＝([5％-20％，500转/分-1000转/分，低速小负荷]，[50％-80％，500转/分-1000转/分，低速大负荷]，[5％-20％，1000转/分-2000转/分，高速小负荷]，[50％-80％，1000转/分-2000转/分，高速大负荷])，则根据当前转速为1000转/分，当前负荷为20％，在该工况表中查找到对应的发动机工况为低速小负荷，则将低速小负荷的发动机工况作为当前工况。
在一些实施例中，所述当前转速可通过设置在发动机上的转速传感器采集得到，所述当前负荷是当前节气门开度下的进气量与节气门全开时的进气量的比值。节气门开度指发动机节气门的开启角度，车辆发动机节气门由驾驶员通过加速踏板来操纵，以改变发动机的进气量，从而控制发动机的运转，可以理解的是，不同的节气门开度也标志着发动机的不同运转工况。其中，当前负荷是车辆飞轮端输出扭矩计算值和发动机当前损失值之和，与预设的参考扭矩值的比值。
在本实施例中，根据发动机的当前工况确定PID控制参数，该PID控制参数可以相应地降低该当前工况下发动机的振动。在实际应用中，对上述每种发动机工况下的产生发动机振动的原因进行分析，进而根据每种原因，对PID控制参数进行标定，以降低针对每种发动机工况下的发动机的振动。
结合图2中的a图和b图，b图中的每个PID标定与a图中的每个窗口一一对应，例如，a图中的窗口1对应于b图中的PID标定1，PID标定对应不同的PID控制参数，即每个发动机工况对应的PID控制参数不同。其中，PID控制参数包括比例控制参数、积分时间控制参数和微分控制参数。根据上述依据每种发动机工况的振动原因对每个发动机工况进行PID控制参数的设定，可建立一个发动机工况与PID控制参数的对应关系，该对应关系包括多种预设的发动机工况与每种预设的发动机工况对应的PID控制参数。
步骤S120：获取所述发动机的目标加速度值和当前加速度值。
在本实施例中，驾驶人员踩踏车辆的加速踏板的力度对应不同的加速度值，将踩踏车辆的加速踏板的力度经过转化即可得到目标加速度值，根据加速踏板的力度经过转化得到目标加速度值的方法为本领域技术人员所熟知的技术，对此，本实施例不做赘述。
在本实施例中，将发动机的当前转速进行微分处理，进而得到当前加速度值，当前转速进行微分处理的过程为本领域技术人员所熟知的技术，对此，本实施例不做赘述。
步骤S130：根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的大小关系，确定BSG电机的工作模式，并根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的差值以及所述PID控制参数，得到所述BSG电机的输出功率，以使所述BSG电机在该工作模式下以该输出功率进行工作。
在本实施例中，BSG(Belt-Driven Starter Generator，即利用皮带传动兼顾启动和发电的一体机)电机通过皮带与所述发动机连接，在发动机运作的过程中驱动BSG电机介入，以达到降低发动机的当前工况下引发的振动的目的。
在本实施例中，BSG电机根据发动机实际工况(即当前工况)查询对应的PID控制参数，并采用PID控制算法根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的差值和PID参数计算BSG电机的输出功率，并根据目标加速度值和当前加速度值的大小关系确定BSG电机的工作模式，进而使所述BSG电机在该工作模式下以该输出功率进行工作。
其中，在发动机的实际运转过程中，BSG电机在两种工作模式之间切换。其中，一种模式是电机模式，为发动机提供助力，另一种是负载模式，作为发动机的负载，由发动机驱动发电。具体的，通过判断目标加速度值和当前加速度值的大小关系确定BSG电机的工作模式，在所述目标加速度值大于所述当前加速度值时，确定BSG电机的工作模式为电机模式，且在该电机模式下，所述BSG电机作为所述发动机的驱动电机，使发动机通过BSG电机的助力在由当前加速度值增加到目标加速度值的同时降低发动机的振动；在所述目标加速度值小于所述当前加速度值时，确定BSG电机的工作模式为负载模式，且在该负载模式下，所述BSG电机作为所述发动机的负载，由发动机驱动BSG电机发电，在由当前加速度值减小到目标加速度值的同时降低发动机的振动。特别的，在所述目标加速度值等于所述当前加速度值时，确定所述BSG电机的工作模式为待机模式，待机模式即不工作模式。
采用PID控制算法计算BSG电机的输出功率具体包括：将所述目标加速度值和所述当前加速度值的差值以及所述PID控制参数输入至PID控制器，以使所述PID控制器根据预设的计算式计算得到所述BSG电机的输出功率。
可以理解的是，由于PID控制参数不同，即使是同一差值，在不同发动机工况下，所计算得到的控制量也不同，即BSG电机的输出功率也不同。其中，所述计算式包括：
Figure BDA0002470269730000071
u(t)为BSG电机的输出功率，e(t)为所述目标加速度值和所述当前加速度值的差值，Kp为比例控制参数，Ti为积分时间控制参数，Td为微分时间控制参数，t为所述当前加速度值变化到目标加速度值的时间。
实施例二
本实施例还提供一种存储介质，如闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘、服务器、App应用商城等等，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可以实现如实施例一种车辆发动机的振动抑制方法的全部或部分步骤。上述车辆发动机的振动抑制方法的全部或部分步骤的具体实施例过程可参见实施例一，本实施例在此不再重复赘述。
实施例三
请参阅图3，本申请实施例提供了一种车辆，包括发动机、BSG电机和发动机控制装置，其中，所述发动机控制装置包括发动机控制器和混动控制器。
在本实施例中，所述BSG电机通过皮带与所述发动机连接，发动机控制器与所述发动机连接，用于获取所述发动机的当前转速，将当前转速进行微分，进而得到当前加速度值，并将该当前加速度值发送至混动控制器。
所述混动控制器与所述BSG电机、所述发动机控制器连接。混动控制器接收加速请求，以及发动机控制器发送的当前转速、当前负荷以及当前加速度值，该加速请求携带有驾驶员通过踩踏加速踏板所想达到的目标加速度值，结合该目标加速度值和当前加速度值，混动控制器决策出发动机燃烧应该助力的扭矩值，并生成发动机燃烧分扭矩指令至发动机控制器，发动机控制器根据该指令生成喷油指令至发动机，发动机立即响应该喷油指令，进而使车辆达到目标加速度值；同时，混动控制器根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的大小关系确定所述BSG电机的工作模式，并根据当前转速和当前负荷，结合PID算法，得到所述BSG电机的输出功率，混动控制器生成并发出补偿指令，驱动BSG电机介入，使所述BSG电机在该工作模式下以该输出功率进行工作，从而实现在发动机的各个工况下，都有效抑制发动机的低阶次振动噪声。
其中，上述根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的大小关系确定所述BSG电机的工作模式可具体参照上述实施例一，对此，本实施例不做赘述。
在本实施例中，根据发动机实际工况查询对应的PID标定，进而驱动BSG电机介入，以达到降低发动机的当前工况下引发的振动的目的，利用BSG电机降低发动机当前工况下引发的振动，具有成本低，且对发动机的改动小的优点，还有提升燃油经济性和动力性的空间。
可以理解的是，将所述混动控制器和所述发动机控制器集成在一起构成发动机控制装置，可以节省硬件成本，简化系统集成。
实施例四
本申请提供一种车辆发动机的振动抑制装置，所述振动抑制装置包括第一确定模块、获取模块和第二确定模块。
所述第一确定模块，用于确定发动机的当前工况和PID控制参数；所述获取模块，用于获取所述发动机的目标加速度值和当前加速度值；所述第二确定模块，用于根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的大小关系，确定BSG电机的工作模式，并根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的差值以及所述PID控制参数，得到所述BSG电机的输出功率，以使所述BSG电机在该工作模式下以该输出功率进行工作。
其中，所述第一确定模块的实施过程可参见上述实施例一中的步骤S110的实施过程，所述获取模块的实施过程可参见上述实施例一中的步骤S120的实施过程，所述第二确定模块的实施过程可参见上述实施例一中的步骤S130的实施过程，对此，本实施例不做赘述。
综上，本申请提供的一种车辆发动机的振动抑制方法、装置、存储介质及车辆，振动抑制方法包括：确定发动机的当前工况和PID控制参数；获取所述发动机的目标加速度值和当前加速度值；根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的大小关系，确定BSG电机的工作模式，并根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的差值以及所述PID控制参数，得到所述BSG电机的输出功率，以使所述BSG电机在该工作模式下以该输出功率进行工作。解决了现有技术中因减轻发动机振动而导致的设计成本高，且对发动机改动较大的问题，具有成本低且对发动机改动小的优点，且在解决发动机振动问题的同时，还提升了燃油经济性和动力性。
进一步可以理解的是，将所述混动控制器和所述发动机控制器集成在一起构成发动机控制装置，节省硬件成本，简化系统集成，提高了系统的可靠性。
在本申请实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统和方法实施例仅仅是示意性的。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属技术领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种车辆发动机的振动抑制方法，其特征在于，所述振动抑制方法包括：
确定发动机的当前工况和PID控制参数；
获取所述发动机的目标加速度值和当前加速度值；
根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的大小关系，确定BSG电机的工作模式，并根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的差值以及所述PID控制参数，得到所述BSG电机的输出功率，以使所述BSG电机在该工作模式下以该输出功率进行工作。
2.如权利要求1所述的车辆发动机的振动抑制方法，其特征在于，确定发动机的当前工况包括：
获取所述发动机的当前负荷和当前转速；
根据所述当前负荷和所述当前转速，从预设的工况表查找与所述当前负荷和所述当前转速对应的发动机工况，并将该发动机工况作为所述当前工况，其中，所述工况表中包括多种发动机转速范围和发动机负荷范围与发动机工况的对应关系。
3.如权利要求1所述的车辆发动机的振动抑制方法，其特征在于，确定PID控制参数，包括：
根据所述当前工况，从预设的发动机工况与PID控制参数的对应关系中查找与所述当前工况对应的PID控制参数。
4.如权利要求1所述的车辆发动机的振动抑制方法，其特征在于，根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的大小关系，确定BSG电机的工作模式，包括：
在所述目标加速度值大于所述当前加速度值时，确定BSG电机的工作模式为电机模式，且在该电机模式下，所述BSG电机作为所述发动机的驱动电机；
在所述目标加速度值小于所述当前加速度值时，确定BSG电机的工作模式为负载模式，且在该负载模式下，所述BSG电机作为所述发动机的负载。
5.如权利要求1所述的车辆发动机的振动抑制方法，其特征在于，根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的差值以及所述PID控制参数，得到所述BSG电机的输出功率，包括：
将所述目标加速度值和所述当前加速度值的差值以及所述PID控制参数输入至PID控制器，以使所述PID控制器根据预设的计算式计算得到所述BSG电机的输出功率，其中，所述计算式包括：
Figure FDA0002470269720000021
u(t)为BSG电机的输出功率，e(t)为所述目标加速度值和所述当前加速度值的差值，Kp为比例控制参数，Ti为积分时间控制参数，Td为微分时间控制参数，t为所述当前加速度值变化到目标加速度值的时间。
6.一种存储介质，其特征在于，该存储介质存储有计算机程序，当该计算机程序被一个或多个处理器执行，实现如权利要求1-5中任意一项所述的方法。
7.一种车辆，其特征在于，包括：
发动机；
BSG电机，与所述发动机连接；
发动机控制装置，与所述发动机连接，用于确定所述发动机的当前工况和PID控制参数，获取所述发动机的目标加速度值和当前加速度值，根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的大小关系确定所述BSG电机的工作模式，并根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的差值以及所述PID控制参数得到所述BSG电机的输出功率，以使所述BSG电机在该工作模式下以该输出功率进行工作。
8.如权利要求7所述的车辆，其特征在于，所述发动机控制装置包括：
发动机控制器，与所述发动机连接，用于获取所述发动机的当前加速度值；
混动控制器，与所述BSG电机、所述发动机控制器连接，用于确定所述发动机的当前工况和PID控制参数，接收所述发动机控制器发送的当前加速度值和获取所述发动机的目标加速度值，根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的确定所述BSG电机的工作模式，并根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的差值以及所述PID控制参数得到所述BSG电机的输出功率。
9.如权利要求7所述的车辆，其特征在于，所述发动机通过皮带与所述BSG电机连接。
10.一种车辆发动机的振动抑制装置，其特征在于，所述振动抑制装置包括：
第一确定模块，用于确定发动机的当前工况和PID控制参数；
获取模块，用于获取所述发动机的目标加速度值和当前加速度值；
第二确定模块，用于根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的大小关系，确定BSG电机的工作模式，并根据所述目标加速度值和所述当前加速度值的差值以及所述PID控制参数，得到所述BSG电机的输出功率，以使所述BSG电机在该工作模式下以该输出功率进行工作。
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