CN114655032B - 一种补偿系数自适应的转矩补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种补偿系数自适应的转矩补偿方法，该方法包括以下步骤：S1，根据当前驱动电机目标转矩及电机反馈转速计算驱动电机的目标转速；S2，根据驱动电机的目标转速和反馈转速计算当前转速偏差值；S3，通过比较当前驱动电机转速偏差与偏差阈值的大小，判断是否对目标转矩进行转矩补偿；S4，构建转速偏差值与当前车辆行驶相关参数的动力学模型；S5，根据车辆行驶状态进行转矩补偿系数自适应处理；S6，对当前驱动电机目标转矩进行补偿及限幅处理；S7，输出最终用于电流表查表的目标转矩值。本发明可以对电动汽车行驶工况实时地进行转矩补偿，不增加硬件成本的前提提升整车驾驶性；同时省去大量整车去抖的标定工作。

Description

一种补偿系数自适应的转矩补偿方法

技术领域

本发明涉及电动汽车电机电控领域，具体涉及一种补偿系数自适应的转矩补偿方法。

背景技术

近几年我国的纯电动汽车逐渐增加续航里程，电池的能量密度也逐步提高，与发达国家相比，许多技术上的差距正在减小。

因为新能源汽车在电动工况下电机的转矩随驾驶工况及行驶路面的不同而频繁发生变化。正常行驶时，通过踩下油门踏板，驱动电机的动力通过传动系统传递到车轮，使车辆按照驾驶员的意图行驶。

当驾驶员意图急加速或急减速时，并且考虑到不同行驶路面时，电机输出转矩会出现较大波动，从而导致电机的反馈转速出现较大波动，通过传动系统传递到车轮，车辆会出现抖动现象，严重影响到驾驶性。

目前大多数厂家较多通过整车标定转矩补偿系数的方法来间接补偿转矩，但此方法工作量较大，并且涉及到的驾驶工况及路面状态较为局限。

发明内容

本发明提供一种补偿系数自适应的转矩补偿方法，以有效抑制电机转矩波动导致的整车抖动现象，同时能够实时获取最优的转矩补偿系数，较大的节省了整车抖动的标定工作。

解决上述问题的技术方案如下：

一种补偿系数自适应的转矩补偿方法，包括以下步骤：

S1，根据当前驱动电机目标转矩计算驱动电机的目标转速；

S2，根据驱动电机的目标转速和反馈转速计算当前转速偏差值；

S3，通过比较当前驱动电机转速偏差与偏差阈值的大小，判断是否对目标转矩进行转矩补偿；

S4，构建转速偏差值与当前车辆行驶相关参数的动力学模型，进行车辆行驶路面相关参数计算；

S5，根据车辆行驶状态进行转矩补偿系数自适应处理；

S6，对当前驱动电机目标转矩进行补偿及限幅处理；

S7，输出最终用于电流表查表的目标转矩值。

进一步，步骤S1中驱动电机目标转速的计算，根据电机反馈转速、对电机反馈转速进行微分处理得到的电机加速度、永磁同步电机目标转矩、当前挡位及总成传动比计算所得。

进一步，步骤S2中转速偏差的计算包括：先根据电机目标转速与反馈转速计算得到第一阶段的转速偏差，根据以下公式进行计算：

Δn=n_ref-n_fbk；

上式中，n_ref为目标转速，n_fbk为反馈转速，Δn为第一阶段的转速偏差；

再对第一阶段的转速偏差进行一阶低通滤波得到第二阶段的转速偏差，根据以下公式进行计算：

Δn_filer=A×Δn+（1-A）×Δn_{filer_last}；

上式中，Δn_filer为第二阶段的转速偏差，A为滤波系数，Δn为第一阶段的转速偏差，Δn_{filer_last}为上次滤波得到的第二阶段的转速偏差。

进一步，步骤S3中判断转速偏差是否超过转速偏差阈值，将步骤S2中计算得到的第二阶段的转速偏差值与预设的转速偏差阈值进行比较；

如果第二阶段的转速偏差值小于预设的转速偏差阈值，则直接输出当前电机的目标转矩，不进行转矩补偿处理；

如果第二阶段的转速偏差值大于预设的转速偏差阈值，则需要对当前电机目标转矩进行补偿处理。

进一步，步骤S4中车辆行驶路面相关参数计算：先根据车辆油门踏板开度和整车动力学模型计算得到路面附着系数和划转率；再根据不同路面条件下滑转率同地面和轮胎附着系数之间的关系，识别车辆当前行驶的路面条件，通过对附着系数和滑移率的特征值来对行驶路面进行识别，特征值定义为：

上式中，为路面的特征值，/>为车轮与地面的附着系数，/>为滑移率；

进一步，步骤S5中对转矩补偿系数进行自适应计算包括：

1）根据步骤S4中路面识别的结果和步骤S2中第二阶段的转速偏差，结合反推控制和模糊控制，实时对转矩补偿系数进行自适应处理；

2）规定补偿系数自适应值的范围，防止补偿系数超范围；

3）在下电时，通过NVM存储最近使用的转矩补偿系数，在下一次上电时读取该转矩补偿系数。

进一步，步骤S6驱动电机目标转矩补偿：

1）将步骤S2中第二阶段的转速偏差与步骤S5中的转矩补偿系数相乘得到当前所需的补偿转矩；

2）对补偿转矩的绝对值进行限幅处理，避免转矩补偿过大。

进一步，步骤S7输出驱动电机目标转矩：

1） 根据VCU发送的转矩指令值以及电机转速，判断当前工况处于发电或者电动；

2） 若当前处于电动工况，电机目标转矩为 VCU 发送的转矩指令值加补偿转矩的绝对值；若当前处于发电工况，电机目标转矩为 VCU 发送的转矩指令值减补偿转矩的绝对值。

本发明的有益技术效果有：

（1） 当电动车辆行驶在不同附着系数的路面上，电机根据驾驶员的意图急加速或者急减速时，根据当前转速波动大小及补偿系数实时的对电机输出的转矩进行补偿，从而有效的抑制了动力系统导致的整车抖动，提升整车驾驶性；

（2） 本发明的补偿系数自适应算法能够实时的获取最优的转矩补偿系数，及时的对电机转矩进行补偿，从而达到了动力系统减振的目的，节省标定工程师大量整车防抖的标定工作；

（3） 本发明考虑到车辆行驶在不同附着系数和滑移率的路面和转矩补偿系数的关系，可根据车辆反馈的行驶状况实时对转矩补偿系数进行自适应计算，能准确快速地对电机转矩进行补偿。

附图说明

图 1 是本发明一种补偿系数自适应的转矩补偿方法的流程图。

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，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例为示例性的，旨在用于解释本发明，而不能简单地理解为对本发明的限制。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而非指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

本发明涉及一种补偿系数自适应的转矩补偿方法，具体实施步骤如下：

S1，根据当前驱动电机目标转矩计算驱动电机的目标转速；

S2，根据驱动电机的目标转速和反馈转速计算当前转速偏差值；

S3，通过比较当前驱动电机转速偏差与偏差阈值大小，判断是否对目标转矩进行转矩补偿；

S4，构建转速偏差值与当前车辆行驶相关参数动力学模型，进行车辆行驶路面相关参数计算；

S5，根据车辆行驶状态进行转矩补偿系数自适应处理；

S6，对当前驱动电机目标转矩进行补偿及限幅处理；

S7，输出最终用于电流表查表的目标转矩值。

S1驱动电机目标转速的计算:根据电机反馈转速、对电机反馈转速进行微分处理得到的电机加速度、永磁同步电机目标转矩、当前挡位及总成传动比计算所得。其中，电机反馈转速由旋转变压器及解码芯片采集并解析得到。

S2转速偏差的计算包括：

1)先根据电机目标转速与反馈转速计算得到第一阶段的转速偏差，根据以下公式进行计算：

Δn=n_ref-n_fbk；

上式中，n_ref为目标转速，n_fbk为反馈转速，Δn为第一阶段的转速偏差；

2)再对第一阶段的转速偏差进行一阶低通滤波得到第二阶段的转速偏差，根据以下公式进行计算：

Δn_filer=A×Δn+（1-A）×Δn_{filer_last}；

上式中，Δn_filer为第二阶段的转速偏差，Δn为第一阶段的转速偏差，Δn_{filer_last}为上次滤波得到的第二阶段的转速偏差，A为滤波系数。

S3判断第二阶段的转速偏差是否超过转速偏差阈值：将第二阶段的转速偏差值与预设的转速偏差阈值进行比较。如果第二阶段的转速偏差值小于预设的转速偏差阈值，则直接输出当前电机的目标转矩，不进行转矩补偿处理；如果第二阶段的转速偏差值大于预设的转速偏差阈值，则需要对当前电机目标转矩进行补偿处理。

S4中车辆行驶路面相关参数计算：先根据车辆油门踏板开度和整车动力学模型（整车动力学模型是常规模型）计算得到路面附着系数和划转率；再根据不同路面条件下滑转率同地面和轮胎附着系数之间的关系，识别车辆当前行驶的路面条件，五种常见路面包括：干沥青、湿混凝土、湿沥青、泥土及雪地。通过对附着系数和滑移率的特征值来对行驶路面进行识别，特征值定义为：

上式中，为路面的特征值，/>为车轮与地面的附着系数，/>为滑移率；

典型路面的特征值如表1所示：

S5中对转矩补偿系数进行自适应计算包括：

1）根据步骤S4中路面识别的结果和步骤S2中第二阶段的转速偏差，结合反推控制和模糊控制，本实施例中，反推控制和模糊控制均为常规控制方法，在此不作详述。实时对转矩补偿系数进行自适应处理。当前转矩补偿系数会根据当前路面、行驶工况自动计算得到一个合适的值。

2)规定补偿系数自适应值的范围，防止补偿系数超范围；

3）在下电时，通过NVM存储最近使用的转矩补偿系数；在下一次上电时读取该转矩补偿系数。

S6驱动电机目标转矩补偿：

1)将步骤S2中第二阶段的转速偏差与步骤S5中的转矩补偿系数相乘得到当前所需的补偿转矩；

2)对补偿转矩的绝对值进行限幅处理，避免转矩补偿过大；

S7输出驱动电机目标转矩：

1)根据VCU发送的转矩指令值以及电机转速，判断当前工况处于发电或者电动；

2)若当前处于电动工况，电机目标转矩为 VCU 发送的转矩指令值加补偿转矩的绝对值；

若当前处于发电工况，电机目标转矩为 VCU 发送的转矩指令值减补偿转矩的绝对值。

通过上述，当电动车辆行驶在不同附着系数的路面上，电机根据驾驶员的意图急加速或者急减速时，根据当前转速波动大小及补偿系数实时的对电机输出的转矩进行补偿，从而有效的抑制了动力系统导致的整车抖动，提升整车驾驶性；

本发明考虑到车辆行驶在不同附着系数和滑移率的路面和转矩补偿系数的关系，补偿系数自适应算法能够实时的获取最优的转矩补偿系数，快速、准确地对电机转矩进行补偿，从而达到了动力系统减振的目的，节省标定工程师大量整车防抖的标定工作；

按照上述实施，可实现本发明。本领域的技术人员在解决类似问题中，采用的技术方案基于本发明改动，均在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种补偿系数自适应的转矩补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，根据当前驱动电机目标转矩计算驱动电机的目标转速；

S2，根据驱动电机的目标转速和反馈转速按照下列方式计算当前的转速偏差值：

先根据电机目标转速与反馈转速计算得到第一阶段的转速偏差，根据以下公式进行计算：

Δn=n_ref-n_fbk；

上式中，n_ref为目标转速，n_fbk为反馈转速，Δn为第一阶段的转速偏差；

再对第一阶段的转速偏差进行一阶低通滤波得到第二阶段的转速偏差，根据以下公式进行计算：

Δn_filer=A×Δn+（1-A）×Δn_{filer_last};

上式中，Δn_filer为第二阶段的转速偏差，A为滤波系数，Δn为第一阶段的转速偏差，Δn_{filer_last}为上次滤波得到的第二阶段的转速偏差；

S3，通过比较当前驱动电机转速偏差与偏差阈值的大小，判断是否对目标转矩进行转矩补偿；

S4，构建转速偏差值与当前车辆行驶相关参数的动力学模型，按照下列方式进行车辆行驶路面相关参数计算：

先根据车辆油门踏板开度和整车动力学模型计算得到路面附着系数和划转率，再根据不同路面条件下滑转率同地面和轮胎附着系数之间的关系，识别车辆当前行驶的路面条件，通过对附着系数和滑移率的特征值来对行驶路面进行识别，特征值定义为：；

上式中，为路面的特征值，/>为车轮与地面的附着系数，/>为滑移率；

S5，根据车辆行驶状态按照下列方式进行转矩补偿系数自适应处理：

1）根据步骤S4中路面识别的结果和步骤S2中第二阶段的转速偏差，结合反推控制和模糊控制，实时对转矩补偿系数进行自适应处理；

2）规定补偿系数自适应值的范围，防止补偿系数超范围；

3）在下电时，通过NVM存储最近使用的转矩补偿系数，在下一次上电时读取该转矩补偿系数；

S6，对当前驱动电机目标转矩进行补偿及限幅处理；

S7，按照下列方式输出最终用于电流表查表的目标转矩值：

1）根据VCU发送的转矩指令值以及电机转速，判断当前工况处于发电或者电动；

2）若当前处于电动工况，电机目标转矩为VCU发送的转矩指令值加补偿转矩的绝对值；若当前处于发电工况，电机目标转矩为VCU发送的转矩指令值减补偿转矩的绝对值。

2.根据权利要求1所述的一种补偿系数自适应的转矩补偿方法，其特征在于：步骤S1中驱动电机目标转速的计算，根据电机反馈转速、对电机反馈转速进行微分处理得到的电机加速度、永磁同步电机目标转矩、当前挡位及总成传动比计算所得。

3.根据权利要求1所述的一种补偿系数自适应的转矩补偿方法，其特征在于：步骤S3中判断转速偏差是否超过转速偏差阈值，将步骤S2中计算得到第二阶段的转速偏差值与预设的转速偏差阈值进行比较；

如果第二阶段的转速偏差值小于预设的转速偏差阈值，则直接输出当前电机的目标转矩，不进行转矩补偿处理；

如果第二阶段的转速偏差值大于预设的转速偏差阈值，则需要对当前电机目标转矩进行补偿处理。

4.根据权利要求1所述的一种补偿系数自适应的转矩补偿方法，其特征在于：步骤S6驱动电机目标转矩补偿：

1）将步骤S2中的第二阶段转速偏差与步骤S5中的转矩补偿系数相乘得到当前所需的补偿转矩；

2）对补偿转矩的绝对值进行限幅处理，避免转矩补偿过大。