一种电动汽车动力总成震荡辨识与抑制方法技术

本发明专利技术属于电机控制技术领域，涉及一种利用电机控制器对电动汽车动力总成震荡的辨识与抑制方法，针对由电动汽车传动系固有频率引发的、启停与小油门行驶时的动力总成震荡问题，提出一种利用电机控制器实现电动汽车的主动阻尼功能，该方法能有效减小电动汽车动力总成的震荡，进而抑制整个传动系乃至车身的震荡，本发明专利技术无需人为设定阻尼频率，可以主动辨识出驱动电机轴端震荡幅值最大的频率点，能够实时重构出可靠的转速震荡信号，并依据该信号进行主动阻尼转矩补偿，抑制动力总成的震荡。

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车动力总成震荡辨识与抑制方法
本专利技术属于电机控制
，涉及一种电动汽车动力总成震荡进行辨识与抑制的方法。
技术介绍
电动汽车的传动系经由驱动电机、变速箱、主减速器、差速器至半轴，最后连接至车轮，整个动力总成悬挂在悬置上。由于传动系中各零部件的质量、弹性不同，则将导致电动汽车动力总成系统含有一个固有频率点。该固有频率在系统频谱上是一个谐振峰值，若设计不优使得该频率点较低，将难以被悬置阻尼掉，进而在启停过程和小油门行驶时引发车身晃动，驾驶感受变差。这一问题本质上是动力总成震荡问题。业界已有的方法或是增大整个悬置系统的阻尼系数，或是人为提高这一谐振频率。但已有的方法只是对问题的规避，同时增加了整个悬置系统的承受应力，对设备寿命造成损失。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术所存在的若干问题，提出一种利用电机控制器对电动汽车动力总成震荡的辨识与抑制方法。该方法利用电机控制器能实时重构出可靠的转速震荡信号，并依据此信号施加主动阻尼控制，能有效减小电动汽车动力总成的震荡。本专利技术无需人为设定阻尼频率，可以主动辨识出动力总成震荡幅值最大的频率点。具体步骤如下：步骤1：以电机速度反馈计算频率fs对驱动电机速度传感器信号进行采样，并存储至内存，连续存储2N个采样点，形成速度信号序列Spd[n]；步骤2：对速度信号序列Spd[n]进行快速傅里叶变换，得到一组频域下速度复数序列SPD[n][2]；步骤3：对复数序列SPD[n][2]求解模值，得到一组模值序列Mag[n]；步骤4：在模值序列Mag[n]中，找到最大值及其脚标Mag[k]；步骤5：在模值序列Mag[n]中，找到次大值及其脚标Mag[j]；步骤6：计算得到驱动电机轴端震荡频率Freq，若k≠0，则Freq＝kfs/2N，否则Freq＝jfs/2N；步骤7：设定陷波滤波器的中心频率、陷波带宽带与陷波深度参数；步骤8：对驱动电机轴端速度源信号Spd进行陷波滤波，得到不含有震荡频率的速度无损信号SpdBsf；步骤9：利用速度源信号Spd和速度无损信号SpdBsf，构成震荡信号重构系统，得到电机轴端的速度震荡信号SpdNorth；步骤10：针对速度震荡信号SpdNorth，施加主动阻尼控制，控制器的补偿增益Kdamp，得到主动阻尼转矩命令Tdamp；步骤11：主动阻尼转矩命令Tdamp与整车控制器命令Tcmd一起构成电机控制器的转矩指令Tref，该命令被电机控制器的电流闭环执行。本专利技术的步骤1至步骤6为电动汽车动力总成震荡频率的辨识过程。在快速傅里叶变换后，将使用两次最大值计算比较，能够可靠地得到震荡频率。如果只进行一次最大值计算，则可能做出将真实的电机转速当做震荡频率的误判断。这一辨识过程属于离线辨识过程。本专利技术的步骤7至步骤9为驱动电机轴端震荡信号的实时重构过程。在前面步骤1至步骤6确定震荡信号频率特性后，利用速度源信号与速度无损信号重构出驱动电机轴端速度震荡信号。该信号只含有不期望的震荡信号，因而可以精确地用于主动阻尼补偿。本专利技术的步骤10至步骤11为主动阻尼的补偿过程。使用前面步骤7至步骤9辨识的驱动电机轴端速度震荡信号，依据整个传动系等效惯性，施加主动阻尼补偿，得到主动阻尼转矩命令，该命令将被电机控制器执行，进而将电机轴端速度震荡阻尼掉，最终将动力总成震荡阻尼掉。附图说明图1电动汽车驱动电机轴端震荡频率辨识流程图；图2电动汽车驱动电机轴端震荡频率辨识框图；图3电动汽车驱动电机轴端震荡信号重构框图；图4二阶陷波滤波器控制框图；图5二阶陷波滤波器波特图；图6电动汽车动力总成震荡主动阻尼控制框图；图7电动汽车动力总成震荡主动阻尼控制流程图。具体实施方式下面是本专利技术的具体实施实例，将结合附图对本专利技术的技术方案做详细描述，但本专利技术并不局限于本实施方式。图1电动汽车驱动电机轴端震荡频率辨识流程图，图2为电动汽车驱动电机轴端震荡频率辨识框图。本部分属于电动汽车动力总成震荡频率的辨识过程，将动力总成的震荡等效为驱动电机的轴端震荡。首先应将电动汽车运行至发生动力总成震荡的工况下，然后启动自动辨识功能。对电机轴端转速进行采样与存储，然后利用快速傅里叶变换得到一组频域下速度的复数序列。提取幅值最大的震荡频率，在此过程中剔除了直流分量，即相当于对原序列中剔除Mag[0]后，对Mag[1]～Mag[n-1]序列进行最大值查找。图3为电动汽车驱动电机轴端震荡信号重构框图，为了能够进行主动阻尼控制，必须首先能够重构出速度震荡信号。本实施方式首先将驱动电机轴端转速通过一个二阶陷波滤波器，得到一个几乎没有震荡的速度无损信号SpdBsf，再使用速度源信号Spd将轴端速度震荡信号SpdNorth重构出来。图4为电动汽车驱动电机轴端震荡信号重构过程中所用的二阶陷波滤波器控制框图，该框图只作为本实例的示意性框图，其他形式的滤波模块也属于本专利技术的权利范围。本实施方式中的二阶陷波滤波器采用如下传递函数形式：其中：ω0为设置的陷波滤波器的中心频率，在本专利技术中应为电动汽车驱动电机轴端震荡频率的辨识结果。滤波器的陷波带宽为BW＝kjωo，即在ω0为中心的频率左右两侧衰减3dB的频率范围，一般kj＜＜1。滤波器的陷波深度为DP＝-20logka，即在中心频率处的衰减深度。一般ka＞1，表明未衰减前的信号幅值与衰减后的信号幅值之比。为了更好地说明本专利技术中所使用的二阶陷波滤波器的作用，图5给出了一个二阶陷波滤波器波特图。该滤波器中心频率为ω0＝100rad/s，取频带宽度为kj＝10％，取陷波深度为-20dB，即ka＝10。在本实例中使用后向差分对二阶陷波滤波器进行离散化处理，以便于电机控制器主控芯片的运算，离散化后的结果为一组差分方程形式：其中：X为陷波滤波器的输入，在本实例中为速度源信号Spd。Y为陷波滤波器的输出，在本实例中为速度无损信号SpdBsf。系数Cof0＝1+BT+C2T2，T为离散拍时间，系数Cof1＝1+ABT+C2T2。系数Cof2＝2+ABT，系数Cof3＝2+BT。其中，A为陷波中心频率，B为陷波带宽占陷波中心频率的百分比，C为衰减系数，即滤波后信号幅值与源信号幅值的比例。对应上面的二阶陷波滤波器实例，B取10％，C取0.1。这样的离散化使得滤波器器的参数标定极大地简化。图6为电动汽车动力总成震荡主动阻尼控制框图。当提取出震荡速度信号后，通过主动阻尼控制器得到一个补偿转矩Tdamp，与整车控制器的转矩指令Tcmd相加，得到最终的转矩指令Tref。在本专利技术实例中，主动阻尼控制器采用一个微分控制环节，微分系数为Kdamp。在具体实施时，这一主动阻尼控制器可以有多种形式，比如微分控制加低通滤波器形式，比如“比例‐积分‐微分”控制形式等等。图7给出了满足上面主动阻尼控制框图功能的软件流程图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车动力总成震荡辨识与抑制方法，其特征在于：震荡的辨识与抑制方法包括如下步骤：步骤1：以电机速度反馈计算频率

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车动力总成震荡辨识与抑制方法，其特征在于：震荡的辨识与抑制方法包括如下步骤：步骤1：以电机速度反馈计算频率对驱动电机速度传感器信号进行采样，并存储至内存，连续存储个采样点，形成速度信号序列；步骤2：对速度信号序列进行快速傅里叶变换，得到一组频域下速度复数序列；步骤3：对复数序列求解模值，得到一组模值序列；步骤4：在模值序列中，找到最大值及其脚标；步骤5：在模值序列中，找到次大值及其脚标；步骤6：计算得到驱动电机轴端震荡频率，若，则，否则；步骤7：设定陷波滤波器的中心频率、陷波带宽带陷波深度参数；步骤8：对驱动电机轴端速度源信号进行陷波滤波，得到不含有震荡频率的速度无损信号；步骤9：利用速度源信号和速度无损信号，构成震荡信号重构系统，得到电机轴端的速度震荡信号；步骤10：针对速度震荡信号，施加主动阻尼控制，控制器的补偿增益，得到主动阻尼转矩命令；步骤11：主动阻尼转矩命令与整车控制器命令一起构成电机控制器的转矩指令，该命令被电机控制器的电流闭环执行。2.根据权利要求1所述的一种电动汽车动力总成震荡辨识与抑制方法所用的系统，其特征在于：将电动汽车动力总成的震荡通过驱动电机轴端的转速震荡等效，并在驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：由旭，吴迪，隋涛，申水文，江宁，孙祖光，高力，单红艳，
申请(专利权)人：华晨汽车集团控股有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21