电动车驱动电机振动抑制控制方法和系统与流程

本发明涉及驱动电机技术领域，尤其是涉及电动车驱动电机振动抑制控制方法和系统。

背景技术：

现阶段大多采用单段减速器配合的电动车辆驱动电机，由于单段减速器替换了原本传统车中的变速箱，动力传动的过程是属于直接耦合驱动状态，即电机轴直接藉由齿轮连结传递到减速器，因此属于刚性的传动连接。且在电机转动惯量较小的状态下，电机输出扭矩产生变化的瞬间，此扭矩力量的传导会在传动系统与整车牵引力产生一非线性关系，导致或多或少都存在电机驱动时的振动现象，尤其是当车辆启动时及加速瞬间时的状态；电动机扭矩和机械负载扭矩两者相互独立，如果人为控制电动机的扭矩，使之与机械负载扭矩之间存在某种关系，则可以控制旋转系统的运转状态。例如，当电动机扭矩>机械负载扭矩，系统处于加速状态；电动机扭矩<机械负载扭矩时，系统处于减速状态；电动机扭矩＝机械负载扭矩时，系统处于稳速状态(或静止状态)。

综观来看，目前提出的现有技术方案无法完全解决问题，效果欠佳，且采用的方案多为改变车辆动态响应的方式来达到抑制起步抖动，这些方式将会降低车辆的运行响应，而无法达到车辆瞬间加速的需求，因此尚且缺少有效抑制驱动电机振动的方法。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供电动车驱动电机振动抑制控制方法和系统，可以有效抑制电动车驱动电机的振动，以及车辆行走间驱动发电交互运作所产生的抖动。

第一方面，本发明实施例提供了电动车驱动电机振动抑制控制方法，包括：

采集车辆运行状态信息、实际扭矩信息和动力系统零部件参数；

根据所述车辆运行状态信息和所述动力系统零部件参数进行负载估测得到负载估测参数；

根据所述负载估测参数和所述实际扭矩信息对原输出扭矩进行修正得到需求扭矩，以抑制所述驱动电机的振动。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述车辆运行状态信息包括车辆速度、车辆动力扭矩和车辆系统惯量，所述采集车辆运行状态信息包括：

通过负载估测器对车辆的所述车辆速度、所述车辆动力扭矩和所述车辆系统惯量进行采集。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述动力系统零部件参数包括动力电机惯量、动力电机扭矩、电机端等效阻尼系数、整车惯量、传动轴阻尼系数、传动轴弹性系数、整车等效阻尼系数和变速箱速比，所述根据所述车辆运行状态信息和所述动力系统零部件参数进行负载估测得到负载估测参数包括：

将所述车辆运行状态信息和所述动力系统零部件参数进行参数线性化；

负载估测器利用参数线性化后的所述车辆运行状态信息和所述动力系统零部件参数计算负载估测参数。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述根据所述负载估测参数和所述实际扭矩信息对原输出扭矩进行修正得到需求扭矩包括：

利用非线性扭矩观测器方法，根据所述实际扭矩信息和所述负载估测参数计算补偿扭矩；

根据所述负载估测参数计算目标扭矩；

将所述补偿扭矩与所述目标扭矩相加得到需求扭矩。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，还包括：

根据所述需求扭矩，利用电机矢量控制技术对所述驱动电机的定子电流和电压进行调整以抑制所述驱动电机的振动，其中，所述电机矢量控制技术包括对所述定子电流和电压进行克拉克坐标正/逆变换和派克坐标正/逆变换。

第二方面，本发明实施例提供了电动车驱动电机振动抑制控制系统，包括：

采集单元，用于采集车辆运行状态信息、实际扭矩信息和动力系统零部件参数；

估测单元，用于根据所述车辆运行状态信息和所述动力系统零部件参数进行负载估测得到负载估测参数；

修正单元，用于根据所述负载估测参数和所述实际扭矩信息对原输出扭矩进行修正得到需求扭矩，以抑制所述驱动电机的振动。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述车辆运行状态信息包括车辆速度、车辆动力扭矩和车辆系统惯量，所述采集单元包括：

通过负载估测器对车辆的所述车辆速度、所述车辆动力扭矩和所述车辆系统惯量进行采集。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述动力系统零部件参数包括动力电机惯量、动力电机扭矩、电机端等效阻尼系数、整车惯量、传动轴阻尼系数、传动轴弹性系数、整车等效阻尼系数和变速箱速比，所述估测单元包括：

将所述车辆运行状态信息和所述动力系统零部件参数进行参数线性化；

负载估测器利用参数线性化后的所述车辆运行状态信息和所述动力系统零部件参数计算负载估测参数。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述修正单元包括：

利用非线性扭矩观测器方法，根据所述实际扭矩信息和所述负载估测参数计算补偿扭矩；

根据所述负载估测参数计算目标扭矩；

将所述补偿扭矩与所述目标扭矩相加得到需求扭矩。

结合第二方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，还包括：

根据所述需求扭矩，利用电机矢量控制技术对所述驱动电机的定子电流和电压进行调整以抑制所述驱动电机的振动，其中，所述电机矢量控制技术包括对所述定子电流和电压进行克拉克坐标正/逆变换和派克坐标正/逆变换。

本发明提供了电动车驱动电机振动抑制控制方法和系统，方法包括：采集车辆运行状态信息、实际扭矩信息和动力系统零部件参数；根据车辆运行状态信息和动力系统零部件参数进行负载估测得到负载估测参数；根据负载估测参数和实际扭矩信息对原输出扭矩进行修正得到需求扭矩，以抑制驱动电机的振动。本发明可以有效抑制电动车驱动电机的振动，以及车辆行走间驱动发电交互运作所产生的抖动。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的电动车驱动电机振动抑制控制方法流程图；

图2为本发明实施例提供的步骤s102的方法流程图；

图3为本发明实施例提供的步骤s103的方法流程图；

图4为本发明实施例提供的电动车驱动电机振动抑制控制系统结构示意图；

图5为本发明实施例提供的电动车驱动电机振动抑制控制示意图；

图6为本发明实施例提供的电动车传动系统架构图；

图7为本发明实施例提供的低速蠕行情况下的原状态结果图；

图8为本发明实施例提供的低速蠕行情况下的改善结果图；

图9为本发明实施例提供的10km以下加速情况下的原状态结果图；

图10为本发明实施例提供的10km以下加速情况下的改善结果图；

图11为本发明实施例提供的10km～20km再加速情况下的原状态结果图；

图12为本发明实施例提供的10km～20km再加速情况下的改善结果图；

图13为本发明实施例提供的车辆行驶间驱动发电交互运作图；

图14为本发明实施例提供的30km以下再加速情况下的原状态结果图；

图15为本发明实施例提供的30km以下再加速情况下的改善结果图。

图标：

10-采集单元；20-估测单元；30-修正单元。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

目前，现有技术方案无法完全解决电动车驱动电机的振动问题，效果欠佳，且采用的方案多为改变车辆动态响应的方式来达到抑制起步抖动，这些方式将会降低车辆的运行响应，而无法达到车辆瞬间加速的需求，因此尚且缺少有效抑制驱动电机振动的方法，基于此，本发明实施例提供的电动车驱动电机振动抑制控制方法和系统，可以有效抑制电动车驱动电机的振动，以及车辆行走间驱动发电交互运作所产生的抖动。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的电动车驱动电机振动抑制控制方法进行详细介绍。

实施例一：

图1为本发明实施例提供的电动车驱动电机振动抑制控制方法流程图。

参照图1，电动车驱动电机振动抑制控制方法包括：

步骤s101，采集车辆运行状态信息、实际扭矩信息和动力系统零部件参数；

具体地，实际扭矩信息为由驱动电机反馈的实际扭矩输出值，动力系统零部件参数包含驱动电机、减速器、传动轴系统参数。

步骤s102，根据车辆运行状态信息和动力系统零部件参数进行负载估测得到负载估测参数；

步骤s103，根据负载估测参数和实际扭矩信息对原输出扭矩进行修正得到需求扭矩，以抑制驱动电机的振动。

根据本发明的示例性实施例，车辆运行状态信息包括车辆速度、车辆动力扭矩和车辆系统惯量，采集车辆运行状态信息包括：

通过负载估测器对车辆的车辆速度、车辆动力扭矩和车辆系统惯量进行采集。

根据本发明的示例性实施例，动力系统零部件参数包括动力电机惯量、动力电机扭矩、电机端等效阻尼系数、整车惯量、传动轴阻尼系数、传动轴弹性系数、整车等效阻尼系数和变速箱速比，根据车辆运行状态信息和动力系统零部件参数进行负载估测得到负载估测参数包括：

参照图2，步骤s201，将车辆运行状态信息和动力系统零部件参数进行参数线性化；

具体地，可将车辆运行状态信息和动力系统零部件参数中大多变量用常数固定，从而达到简化计算的目的。

步骤s202，负载估测器利用参数线性化后的车辆运行状态信息和动力系统零部件参数计算负载估测参数。

具体地，负载估测器的计算是依据车辆运行状态信息和车辆所采用的动力系统零部件参数来进行估算，具体的估算方式如式(1)、式(2)所示。为提升整车控制系统效率，对方程式进行简化，将大多参数线性化，以一常数估之，将参数代入方程，可通过负载估测求得负载估测参数tveh，并达到简化计算的目的。

其中，jem为动力电机惯量，tem为动力电机扭矩，dem为电机端等效阻尼系数,jveh为整车惯量，dsw为传动轴阻尼系数，csw为传动轴弹性系数，dveh为整车等效阻尼系数，n为变速箱速比，tveh为负载估测参数。

根据本发明的示例性实施例，根据负载估测参数和实际扭矩信息对原输出扭矩进行修正得到需求扭矩包括：

参照图3，步骤s301，利用非线性扭矩观测器方法，根据实际扭矩信息和负载估测参数计算补偿扭矩；

步骤s302，根据负载估测参数计算目标扭矩；

步骤s303，将补偿扭矩与目标扭矩相加得到需求扭矩。

具体地，由于车辆运作时的瞬间扭矩力量传导，而使传动系统与整车牵引力之间产生一非线性关系，导致出现电机驱动时的振动现象。因此，补偿扭矩主要针对该非线性状态的部分进行补偿，使得车辆仍以线性方式运作，减少运作时的振动现象。需要说明的是，修正瞬间扭矩力量传导时，电机与车辆传动间惯量不连续(即非线性的部分)，因此修正后的需求扭矩为目标需求与补偿扭矩的总和。简单来说、要修正原输出扭矩，需要将目标扭矩与补偿扭矩进行相加，以取得最终符合条件的需求扭矩，其中，目标扭矩是根据实时负载的状况线性计算出的扭矩。

根据本发明的示例性实施例，还包括：

根据需求扭矩，利用电机矢量控制技术对驱动电机的定子电流和电压进行调整以抑制驱动电机的振动，其中，电机矢量控制技术包括对定子电流和电压进行克拉克坐标正/逆变换和派克坐标正/逆变换。

具体地，从图5可以看出，一般的控制状态下，矢量控制是直接接收tm的输入命令，而通过本发明实施例所提出的方法处理后，产生tm'给矢量控制，以此达到驱动电机振动抑制控制的目的。这里，电机矢量控制技术指的是将模数转换后的三相坐标系下的定子电流ia、ib、ic进行clark坐标变换得到等效成两相静止坐标系下的交流电流iα、iβ，再将iα、iβ通过park坐标变换得到等效成同步旋转坐标系下的直流电流iq、id，此时可仿照直流电动机的控制方法求得直流电动机的控制量，再对得到的控制量先后进行park逆变换和clark逆变换，最终实现了对驱动电机的控制，这里，电压也采用相同的控制方法。

本发明实施例提供了电动车驱动电机振动抑制控制方法，方法包括：采集车辆运行状态信息、实际扭矩信息和动力系统零部件参数；根据车辆运行状态信息和动力系统零部件参数进行负载估测得到负载估测参数；根据负载估测参数和实际扭矩信息对原输出扭矩进行修正得到需求扭矩，以抑制驱动电机的振动。本发明可以有效抑制电动车驱动电机的振动，以及车辆行走间驱动发电交互运作所产生的抖动，主要可针对采用单段减速器装置的电动车，例如低速电动车、电摩车、混合电动车，减小因动力直接耦合造成的振动，以提升车辆驾驶舒适性。

参照图4，电动车驱动电机振动抑制控制系统包括：

采集单元10，用于采集车辆运行状态信息、实际扭矩信息和动力系统零部件参数；

估测单元20，用于根据车辆运行状态信息和动力系统零部件参数进行负载估测得到负载估测参数；

修正单元30，用于根据负载估测参数和实际扭矩信息对原输出扭矩进行修正得到需求扭矩，以抑制驱动电机的振动。

根据本发明的示例性实施例，车辆运行状态信息包括车辆速度、车辆动力扭矩和车辆系统惯量，采集单元10包括：

通过负载估测器对车辆的车辆速度、车辆动力扭矩和车辆系统惯量进行采集。

根据本发明的示例性实施例，动力系统零部件参数包括动力电机惯量、动力电机扭矩、电机端等效阻尼系数、整车惯量、传动轴阻尼系数、传动轴弹性系数、整车等效阻尼系数和变速箱速比，估测单元20包括：

将车辆运行状态信息和动力系统零部件参数进行参数线性化；

负载估测器利用参数线性化后的车辆运行状态信息和动力系统零部件参数计算负载估测参数。

根据本发明的示例性实施例，修正单元30包括：

利用非线性扭矩观测器方法，根据实际扭矩信息和负载估测参数计算补偿扭矩；

根据负载估测参数计算目标扭矩；

将补偿扭矩与目标扭矩相加得到需求扭矩。

根据本发明的示例性实施例，还包括：

根据需求扭矩，利用电机矢量控制技术对驱动电机的定子电流和电压进行调整以抑制所述驱动电机的振动，其中，电机矢量控制技术包括对所述定子电流和电压进行克拉克坐标正/逆变换和派克坐标正/逆变换。

本发明实施例提供的电动车驱动电机振动抑制控制系统，与上述实施例提供的电动车驱动电机振动抑制控制方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果，可以有效抑制电动车驱动电机的振动，以及车辆行走间驱动发电交互运作所产生的抖动。

实施例二：

由于瞬间的扭矩力量传导会在传动系统与整车牵引力产生一非线性关系，导致或多或少都存在电机驱动时的振动现象。因此本发明实施例主要将以利用非线性扭矩观测器及负载估测器(惯量追随)，来针对电动车电机驱动瞬间进行扭矩观测，并进行扭矩的补偿，以抑制及修正动力瞬间转变时产生的振动现象，提升车辆驾驶舒适性。

如图6所示，以此电动车传动系统架构图来说，当电机瞬间出扭矩时，电机与减速器的直接耦合，以及传动轴与差速器的耦合都将会因为刚性的传动连接，而产生非线性的扭矩传动关系，从而导致振动的影响。另外当电机的扭矩波动频率相近或等于传动系统固有谐振频率的时候，整车也会受此振动频率的影响，并且振动频率皆为低频之振动频率。

为解决上述问题，本发明实施例提供了如图5所示的控制方法，首先，负载估测器根据车辆运行状态信息和动力系统零部件参数估测出负载估测参数tveh，非线性扭矩观测器根据负载估测参数tveh和驱动电机反馈的实际扭矩信息tm_fb得到可以抑制振动的需求扭矩tm'，最后将tm'输入到电机矢量控制中，通过对定子电流和电压进行克拉克坐标正/逆变换和派克坐标正/逆变换，最终实现对驱动电机的控制，抑制较多的属于直接耦合驱动的电机振动，以及车辆行走间驱动发电交互运作所产生的抖动。

以下则是实际车辆运行状态下，利用本发明实施例的方法得到的结果及相关说明，参照图13的车辆行驶间驱动发电交互运作图进行分析。

(1)低速蠕行的动力抖动及抑制：在低速蠕行的动力抖动主要发生于由零扭矩进行动力输出的状态。本发明实施例的方法可有效的降低大部分的抖动现象，可得到如图7所示的原状态结果图，如图8所示的运用本发明实施例方法后的状态结果图。

(2)10km以下加速动力抖动及抑制：主要针对油门踩放再加速的动力输出的状态。利用动力输出滤波的方式减缓动力输出瞬间的抖动，配合本发明实施例的方法进行振动抑制，可得到如图9所示的原状态结果图，如图10所示的运用本发明实施例方法后的状态结果图。

(3)10km～20km再加速动力抖动及抑制：主要针对油门踩放再加速的动力输出的状态。此部分的抑制对策同10km以下加速动力抖动及抑制，但主要抖动抑制对策的补偿参数将依系统输出扭矩与当下的转速而进行调试。可得到如图11所示的原状态结果图，如图12所示的运用本发明实施例方法后的状态结果图。

(4)30km以下再加速(放油门刹车回充后再加速)动力抖动及抑制：主要针对油门踩放再加速的动力输出的状态。但与上述状态不同的是，当车速到达一定速度放油门后，电机系统将会进入刹车回充的模式，而当车辆又要再往前加速时，此时电机的扭矩将会由刹车回充的负转矩转换到往前驱动的正转矩；此转换的过程也会成动力系统在惯量上的改变，而造成抖动的现象，可得到如图14所示的原状态结果图，如图15所示的运用本发明实施例方法后的状态结果图。

由此可见，本发明实施例提供的方法既可抑制车辆启动状态的抖振，也可抑制车辆行走间驱动发电交互运作所产生的抖动，弥补了现有技术方案由于采用改变车辆动态响应的方式来达到抑制起步抖动而导致的降低车辆的运行响应，难以达到车辆瞬间加速的需求。

本发明实施例所提供的电动车驱动电机振动抑制控制方法和系统的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。