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CN113459824B - 电动汽车抖动抑制方法、装置以及电动汽车、存储介质 - Google Patents

电动汽车抖动抑制方法、装置以及电动汽车、存储介质 Download PDF

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CN113459824B CN202010242483.1A CN202010242483A CN113459824B CN 113459824 B CN113459824 B CN 113459824B CN 202010242483 A CN202010242483 A CN 202010242483A CN 113459824 B CN113459824 B CN 113459824B
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Abstract

本发明公开了一种电动汽车抖动抑制方法、装置以及电动汽车、存储介质，方法包括以下步骤：实时获取电动汽车的电机转速；根据电机转速建立电机转速模型；采用卡尔曼滤波算法对电机转速模型进行辨识，以得到电机转速模型的待辨识参数；根据待辨识参数对电机转速模型进行重构处理，以得到转速抖动量；根据转速抖动量生成转矩补偿值；将转矩补偿值与给定转矩进行叠加，以对电动汽车抖动进行抑制。该方法采用卡尔曼滤波算法对建立的电机转速模型进行辨识，进而根据由辨识结果得到的转速抖动量生成转矩补偿值，并将转矩补偿值与给定转矩进行叠加，以对电机进行控制，可有效抑制电动汽车抖动，从而提高乘车舒适性，提高传动系统的工作性能和使用寿命。

Description

电动汽车抖动抑制方法、装置以及电动汽车、存储介质
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车抖动抑制方法、装置以及电动汽车、存储介质。
背景技术
纯电动汽车多采用电机和变速器集成驱动的动力总成形式，通过二级齿轮，减/差速器和左右半轴驱动车轮。这种直接耦合且常啮合的结构，有利于获得较好的加速性能，但同时带来了轴系振动的问题。这种振动在电机转矩迅速变化时尤为明显，具体为急加/减速时突加较大正/负向转矩，以及轴系传动过程中由外部因素引起的转矩干扰。由于电机输出转矩可由控制器根据转矩指令直接控制，电机转速由电机转矩和轴系传动系统共同决定。因此，轴系振动具体体现在电机转速的抖动，该转速抖动会严重影响电动汽车乘坐的舒适性。
为解决上述问题，相关技术中提出了一种基于二阶带通滤波器的纯电动汽车防抖控制系统。由于转速抖动频率较低，故该二阶滤波器对于转速抖动量的直流偏置抑制作用有限，容易导致补偿转矩还有直流分量，导致最终转矩输出存在误差，影响转矩输出能力。
相关技术中还提出了一种基于微分惯性环节和带通滤波环节获得补偿转矩的抑制电动汽车抖动的方法。该方法能够较好地抑制直流偏置，但在抖动频率处产生相位偏置，使得反馈的交流分量无法同步跟随转速抖动，对转速抖动的抑制作用有限。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种电动汽车抖动抑制方法，以抑制电动汽车抖动，从而提高乘车舒适性，提高传动系统的工作性能和使用寿命。
本发明的第二个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
本发明的第三个目的在于提出一种电动汽车抖动抑制装置。
本发明的第四个目的在于提出一种电动汽车。
为了实现上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种电动汽车抖动抑制方法，包括以下步骤：实时获取所述电动汽车的电机转速；根据所述电机转速建立电机转速模型；采用卡尔曼滤波算法对所述电机转速模型进行辨识，以得到所述电机转速模型的待辨识参数；根据所述待辨识参数对所述电机转速模型进行重构处理，以得到转速抖动量；根据所述转速抖动量生成转矩补偿值；将所述转矩补偿值与给定转矩进行叠加，以对所述电动汽车抖动进行抑制。
本发明实施例的电动汽车抖动抑制方法，首先根据获取到的电机转速建立电机转速模型，然后采用卡尔曼滤波算法对电机转速模型进行辨识，得到电机转速模型的待辨识参数，并根据待辨识参数对电机转速模型进行重构处理，得到转速抖动量，进而根据转速抖动量生成转矩补偿值，并将转矩补偿值与给定转矩进行叠加，以对电机进行控制，可有效抑制电动汽车抖动，从而提高乘车舒适性，提高传动系统的工作性能和使用寿命。
另外，本发明实施例的电动汽车抖动抑制方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述待辨识参数包括电机转速的直流分量幅值参数和交流分量幅值参数，所述转速抖动量为根据所述直流分量幅值参数和所述电机转速模型得到的，或者，根据所述交流分量幅值参数得到的电机转速的交流分量。
根据本发明的一个实施例，所述根据所述电机转速建立电机转速模型，包括：根据所述电机转速确定转速抖动频率的个数；根据所述个数建立所述电机转速模型。
根据本发明的一个实施例，如果所述个数为1个，则所述电机转速模型为
Figure BDA0002433019360000021
其中，φk T＝[sinωtk cosωtk 1]，
Figure BDA0002433019360000022
tk为时间，ω为所述转速抖动频率，ak、bk为所述交流分量参数，ck为所述直流分量参数；如果所述个数为2个，则所述电机转速模型为
Figure BDA0002433019360000023
其中，φk T＝[sinω1tk cosω1tk sinω2tk cosω2tk 1]，
Figure BDA0002433019360000024
tk为时间，ω1为第一转速抖动频率，ω2为第二转速抖动频率，a1k、b1k、a2k、b2k为所述交流分量参数，c′k为所述直流分量参数。
根据本发明的一个实施例，如果所述个数为1个，则通过公式yac＝yk-ck得到所述电机转速的交流分量，或者，通过公式yac＝aksinωtk+bk cosωtk得到所述电机转速的交流分量；如果所述个数为2个，则通过公式yac＝yk-c′k得到所述电机转速的交流分量，或者，通过公式yac＝a1ksinω1tk+b1k cosω1tk+a2ksinω2tk+b2k cosω2tk得到所述电机转速的交流分量。
为了实现上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述的电动汽车抖动抑制方法。
本发明实施例的计算机可读存储介质，在其上存储的与上述电动汽车抖动抑制方法对应的计算机程序被处理器执行时，能够有效抑制电动汽车抖动，从而提高乘车舒适性，提高传动系统的工作性能和使用寿命。
为了实现上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种电动汽车抖动抑制装置，其包括：获取模块，用于实时获取所述电动汽车的电机转速；建模模块，用于根据所述电机转速建立电机转速模型；辨识模块，用于采用卡尔曼滤波算法对所述电机转速模型进行辨识，以得到所述电机转速模型的待辨识参数；重构模块，用于根据所述待辨识参数对所述电机转速模型进行重构处理，以得到转速抖动量；生成模块，用于根据所述转速抖动量生成转矩补偿值；控制模块，用于将所述转矩补偿值与给定转矩进行叠加，以对所述电动汽车抖动进行抑制。
本发明实施例的电动汽车抖动抑制装置，首先根据获取到的电机转速建立电机转速模型，然后采用卡尔曼滤波算法对电机转速模型进行辨识，得到电机转速模型的待辨识参数，并根据待辨识参数对电机转速模型进行重构处理，得到转速抖动量，进而根据转速抖动量生成转矩补偿值，并将转矩补偿值与给定转矩进行叠加，以对电机进行控制，可有效抑制电动汽车抖动，从而提高乘车舒适性，提高传动系统的工作性能和使用寿命。
另外，本发明实施例的电动汽车抖动抑制装置还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述待辨识参数包括电机转速的直流分量幅值参数和交流分量幅值参数，所述转速抖动量为根据所述直流分量幅值参数和所述电机转速模型得到的，或者，根据所述交流分量幅值参数得到的电机转速的交流分量。
根据本发明的一个实施例，所述建模模块具体用于：根据所述电机转速确定转速抖动频率的个数；根据所述个数建立所述电机转速模型。
为了实现上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种电动汽车，其包括上述实施例中的电动汽车抖动抑制装置。
本发明实施例的电动汽车，通过上述的电动汽车抖动抑制装置，能够有效抑制电动汽车抖动，从而提高乘车舒适性，提高传动系统的工作性能和使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例的电动汽车抖动抑制方法的流程示意图；
图2是本发明一个实施例的电机控制系统的结构框图；
图3是本发明一个实施例的卡尔曼滤波算法的流程图；
图4为未进行转矩补偿时转矩突变对应的输出转矩和转速响应曲线图；
图5是采用本发明方法进行转矩补偿时转矩突变对应的输出转矩和转速响应曲线图；
图6是未进行转矩补偿时负载干扰对应的轴上转矩和转速相应曲线图；
图7是采用本发明方法进行转矩补偿时负载干扰对应的轴上转矩和转速相应曲线图；
图8是本发明实施例的电动汽车抖动抑制装置的结构框图；
图9是本发明实施例的电动汽车的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
图1是本发明实施例的电动汽车抖动抑制方法的流程示意图。
如图1所示，电动汽车抖动抑制方法包括以下步骤：
S1，实时获取电动汽车的电机转速。
如图2所示，电机转速ωm可通过旋转编码器采集得到。
S2，根据电机转速建立电机转速模型。
S3，采用卡尔曼滤波算法对电机转速模型进行辨识，以得到电机转速模型的待辨识参数。
其中，待辨识参数包括电机转速的直流分量幅值参数和交流分量幅值参数。
S4，根据待辨识参数对电机转速模型进行重构处理，以得到转速抖动量。
其中，转速抖动量为根据直流分量幅值参数和电机转速模型得到的，或者，根据交流分量幅值参数得到的电机转速的交流分量。
S5，根据转速抖动量生成转矩补偿值。
作为一个示例，参见图2，步骤S2～S5可通过转矩补偿器实现，其中，转矩补偿器包括级联的增益单元、信号重构单元和卡尔曼滤波单元。
具体地，可通过卡尔曼滤波单元根据电机转速计算电机转速的直流分量幅值参数和交流分量幅值参数；通过信号重构单元根据直流分量幅值参数和电机转速得到电机转速的交流分量，或者，根据交流分量幅值参数得到电机转速的交流分量；通过增益单元根据电机转速的交流分量生成转矩补偿值。
S6，将转矩补偿值与给定转矩进行叠加，以对电动汽车抖动进行抑制。
在该实施例中，参见图2，接收到VCU(Vehicle control unit，整车控制器)或转速控制单元发出的初始转矩指令即给定转矩Te *后，经过转矩控制单元发出电流指令
Figure BDA0002433019360000051
再经过电流控制单元发出电压指令
Figure BDA0002433019360000052
给SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制)模块输出逆变器开关信号。逆变器输出PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)电压，在电机绕组产生电流，输出转矩。电机转子轴连接齿轮和减/差速器构成的传统系统，将转矩传输到轮轴上，驱动电动汽车的车轮转动。电机和机械传动系统的相互耦合作用，使得电机转矩产生转速的过程中存在共振频率，即该频率处增益为极大值点，且相位偏移为零。当突加/减转矩，电机转速容易发生抖动，影响乘坐舒适性。
为了实现对转速抖动的抑制，本发明基于电机转速对给定转矩进行在线调节，最终的转矩指令由初始转矩指令(即给定转矩Te *)叠加转矩补偿值后生成，驱动电机输出与最终转矩指令一致的实际转矩。
为了使得最终输出转矩不偏离初始转矩指令，即不产生稳态误差，转矩补偿值应为交变量，而无直流偏置，因此需对该交变量的相位进行控制，以确保转速反馈的正确实现。参见图2，通过转矩补偿器基于转速计算转矩补偿值ΔTe，具体为，通过EKF单元(即卡尔曼滤波单元)计算系统参数，通过信号重构单元得到转速抖动量即电机转速的交流分量，进而该交流分量通过增益单元处理(即与增益系数A相乘，该A为负值)后，得到转矩补偿值，且不改变其相位。进一步地，在抖动抑制控制中，将该转矩补偿值ΔTe与给定转矩Te *叠加后得到最终的控制转矩Te **。由此，能够有效抑制转速抖动，抑制电动汽车抖动，从而提高乘车舒适性，提高传动系统的工作性能和使用寿命。
在本发明的一个实施例中，根据电机转速计算电机转速的直流分量幅值参数和交流分量幅值参数，可包括：根据电机转速确定转速抖动频率的个数；根据个数设置状态转移方程θk＝Aθk-1+wk和电机转速观测方程yk＝Cθk+vk，其中，k为第k个采样点，θk为状态变量，yk为电机转速观测值，wk为状态转移噪声，wk～(0,Q)，vk为观测噪声，vk～(0,R)，A为状态转移矩阵，取值为1，C为观测矩阵，θk和C的形式根据个数设置；通过如下公式(1)计算得到直流分量幅值参数和交流分量幅值参数：
Figure BDA0002433019360000061
其中，θk|k-1为预测状态变量，Pk|k-1为预测误差协方差，θk|k为更新的估计变量，Kk为卡尔曼增益，Pk|k为更新的误差协方差，C·θk|k-1为预测电机转速，I为单位矩阵。
需要说明的是，电机转速的采样频率和转矩补偿器的计算频率与电机控制算法的执行频率保持一致，例如可以为10kHz。
具体地，转速抖动频率及其个数均可根据电机转速的波形得到，转速抖动频率可以离线标定，也可以在线通过傅里叶分析获得。由于转速抖动频率一般远低于计算频率，因此可通过卡尔曼滤波单元采用卡尔曼滤波算法进行参数辨识。卡尔曼滤波算法即为递推最优估计理论，其采用状态空间描述法，以线性最小均方差为估计准则来得到对状态变量的最优估计，其利用前时刻的估计值和现时刻的观测值来更新对状态变量的估计，求出现时刻的估计值。本质是以预测-实测-修正的顺序递推，根据测量值来消除随机干扰，再现系统的状态。卡尔曼滤波算法的流程如图3所示，通过离线标定或在线傅里叶分析获得转速抖动频率ω，并设置状态转移噪声wk的协方差Q和观测噪声vk的协方差R。进一步地，初始化误差协方差P0和状态变量θ0，结合第一次采样得到的实测电机转速y1，可计算出P1|0和θ1|0，根据P1|0和θ1|0可计算出K1，进而根据K1可计算出P1|1和θ1|1；由P1|1和θ1|1结合第二次采样得到的实测电机转速y2，可计算出P2|1和θ2|1，根据P2|1和θ2|1可计算出K2，进而根据K2可计算P2|2和θ2|2，以此类推，直至估算值收敛于实测值，得到所需的θk。
作为一个示例，如果个数为1个，则C＝[sinωtk cosωtk 1]，
Figure BDA0002433019360000062
tk为时间，ω为转速抖动频率，ak、bk为交流分量参数，ck为直流分量参数。
在该示例中，由于θk包含了各个频率分量的幅值和相位信息，因此可通过公式yac＝yk-ck得到电机转速的交流分量，也可通过公式yac＝ak sinωtk+bk cosωtk得到电机转速的交流分量。
作为一个示例，如果个数为2个，则φk T＝[sinω1tk cosω1tk sinω2tk cosω2tk1]，
Figure BDA0002433019360000071
tk为时间，ω1为第一转速抖动频率，ω2为第二转速抖动频率，a1k、b1k、a2k、b2k为交流分量参数，c′k为直流分量参数。
在该示例中，由于θk包含了各个频率分量的幅值和相位信息，因此可通过公式yac＝yk-c′k得到电机转速的交流分量，也可通过公式yac＝a1ksinω1tk+b1k cosω1tk+a2ksinω2tk+b2k cosω2tk得到电机转速的交流分量。
由此，上述方法能够准确计算出交流分量和直流分量的实时幅值和相位，并通过信号重构，分离出所需分量，不产生相位偏置，进而生成转矩补偿值，并叠加给定转矩对电机进行控制，以抑制抖动。
当然，如果转速抖动频率的个数更多，如3个、4个，也可用同样的方式设置类似的表达式，进而求出相应的电机转速的交流分量。
下面结合图4～图7说明本发明实施例的电动汽车抖动抑制方法的有益效果：
图4是未进行转矩补偿时转矩突变对应的输出转矩和转速响应曲线图。参见图4，给定转矩由80Nm突增为200Nm(1000Nm/s的变化率)，再突降为100Nm，电机转速产生明显抖动，且在转矩突变瞬间，转速抖动最大，之后抖动幅值逐渐衰减。图5是采用本发明方法进行转矩补偿时转矩突变对应的输出转矩和转速响应曲线图。参见图5，加入本发明的转矩补偿器后，转矩突变时的转速能够保持较为平滑地变化，其抖动得到了明显抑制。转速调节在0.3s后趋于稳定，输出转矩不再变化，且能与转矩指令保持一致。由此说明，本发明的电动汽车抖动抑制方法能够有效抑制电动汽车抖动，从而提高乘车的舒适性，以及提高传动系统的工作性能和寿命。
由于传动系统上的转矩和负载的扰动，也会引起转速的抖动，如图6所示。若不采取主动转矩补偿措施，转速抖动的自然衰减也将持续较长时间，而采用本发明的转矩补偿方法后，转速抖动也能得到较好地抑制，其结果如图7所示。由此说明，本发明的电动汽车抖动抑制方法能够有效抑制电动汽车抖动，从而提高乘车的舒适性，以及提高传动系统的工作性能和寿命。
综上，本发明实施例的电动汽车抖动抑制方法，能够有效抑制电动汽车的转速抖动，从而提高电动汽车乘坐的舒适性，同时还可以提高传动系统的工作性能和寿命。
基于上述实施例的电动汽车抖动抑制方法，本发明还提出了一种计算机可读存储介质。
在该实施例中，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，可实现上述的电动汽车抖动抑制方法。
本发明实施例的计算机可读存储介质，在其上存储的与上述电动汽车抖动抑制方法对应的计算机程序被处理器执行时，能够有效抑制电动汽车抖动，从而提高乘车舒适性，提高传动系统的工作性能和使用寿命。
图8是本发明实施例的电动汽车抖动抑制装置的结构框图。
如图8所示，该电动汽车抖动抑制装置100包括：获取模块10、建模模块20、辨识模块30、重构模块40、生成模块50和控制模块60。
其中，获取模块10用于实时获取电动汽车的电机转速；建模模块20用于根据电机转速建立电机转速模型；辨识模块30用于采用卡尔曼滤波算法对电机转速模型进行辨识，以得到电机转速模型的待辨识参数；重构模块40用于根据待辨识参数对电机转速模型进行重构处理，以得到转速抖动量；生成模块50用于根据转速抖动量生成转矩补偿值；控制模块60用于将转矩补偿值与给定转矩进行叠加，以对电动汽车抖动进行抑制。
其中，待辨识参数包括电机转速的直流分量幅值参数和交流分量幅值参数；转速抖动量为根据直流分量幅值参数和电机转速模型得到的，或者，根据交流分量幅值参数得到的电机转速的交流分量。
具体地，如图2所示，获取模块10可通过旋转编码器采集得到电机转速ωm。建模模块20、辨识模块30、重构模块40和生成模块50均可通过图2所示的转矩补偿器实现，转矩补偿器包括级联的增益单元、信号重构单元和卡尔曼滤波单元。其中，可通过卡尔曼滤波单元根据电机转速计算电机转速的直流分量幅值参数和交流分量幅值参数；进而通过信号重构单元根据直流分量幅值参数和电机转速得到电机转速的交流分量，或者，根据交流分量幅值参数得到电机转速的交流分量；最后通过增益单元根据电机转速的交流分量生成转矩补偿值。
在该实施例中，参见图2，接收到VCU(Vehicle control unit，整车控制器)或转速控制单元发出的初始转矩指令即给定转矩Te *后，经过转矩控制单元发出电流指令
Figure BDA0002433019360000081
再经过电流控制单元发出电压指令
Figure BDA0002433019360000082
给SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制)模块输出逆变器开关信号。逆变器输出PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)电压，在电机绕组产生电流，输出转矩。电机转子轴连接齿轮和减/差速器构成的传统系统，将转矩传输到轮轴上，驱动电动汽车的车轮转动。电机和机械传动系统的相互耦合作用，使得电机转矩产生转速的过程中存在共振频率，即该频率处增益为极大值点，且相位偏移为零。当突加/减转矩，电机转速容易发生抖动，影响乘坐舒适性。
为了实现对转速抖动的抑制，本发明基于电机转速对给定转矩进行在线调节，最终的转矩指令由初始转矩指令(即给定转矩Te *)叠加转矩补偿值后生成，驱动电机输出与最终转矩指令一致的实际转矩。
为了使得最终输出转矩不偏离初始转矩指令，即不产生稳态误差，转矩补偿值应为交变量，而无直流偏置，因此需对该交变量的相位进行控制，以确保转速反馈的正确实现。参见图2，通过转矩补偿器基于转速计算转矩补偿值ΔTe，具体为，通过EKF(即卡尔曼滤波单元)计算系统参数，通过信号重构单元得到转速抖动量即电机转速的交流分量，进而该交流分量通过增益单元处理(即与增益系数A相乘，该A为负值)后，得到转矩补偿值，且不改变其相位。进一步地，在抖动抑制控制中，将该转矩补偿值ΔTe与给定转矩Te *叠加后得到最终的控制转矩Te **。由此，能够有效抑制转速抖动，抑制电动汽车抖动，从而提高乘车舒适性，提高传动系统的工作性能和使用寿命。
在本发明的一个实施例中，根据电机转速计算电机转速的直流分量幅值参数和交流分量幅值参数，包括：根据电机转速确定转速抖动频率的个数；根据个数设置状态转移方程θk＝Aθk-1+wk和电机转速观测方程yk＝Cθk+vk，其中，k为第k个采样点，θk为状态变量，yk为电机转速观测值，wk为状态转移噪声，wk～(0,Q)，vk为观测噪声，vk～(0,R)，A为状态转移矩阵，取值为1，C为观测矩阵，θk和C的形式根据个数设置；通过如下公式计算得到直流分量幅值参数和交流分量幅值参数：
Figure BDA0002433019360000091
其中，θk|k-1为预测状态变量，Pk|k-1为预测误差协方差，θk|k为更新的估计变量，Kk为卡尔曼增益，Pk|k为更新的误差协方差，C·θk|k-1为预测电机转速，I为单位矩阵。
需要说明的是，电机转速的采样频率和转矩补偿器的计算频率与电机控制算法的执行频率保持一致，例如可以为10kHz。
具体地，转速抖动频率及其个数均可根据电机转速的波形得到，转速抖动频率可以离线标定，也可以在线通过傅里叶分析获得。由于转速抖动频率一般远低于计算频率，因此可通过卡尔曼滤波单元采用卡尔曼滤波算法进行参数辨识。卡尔曼滤波算法即为递推最优估计理论，其采用状态空间描述法，以线性最小均方差为估计准则来得到对状态变量的最优估计，其利用前时刻的估计值和现时刻的观测值来更新对状态变量的估计，求出现时刻的估计值。本质是以预测-实测-修正的顺序递推，根据测量值来消除随机干扰，再现系统的状态。
卡尔曼滤波算法的流程如图3所示，通过离线标定或在线傅里叶分析获得转速抖动频率ω，并设置状态转移噪声wk的协方差Q和观测噪声vk的协方差R。进一步地，初始化误差协方差P0和状态变量θ0，结合第一次采样得到的实测电机转速y1，可计算出P1|0和θ1|0，根据P1|0和θ1|0可计算出K1，进而根据K1可计算出P1|1和θ1|1；由P1|1和θ1|1结合第二次采样得到的实测电机转速y2，可计算出P2|1和θ2|1，根据P2|1和θ2|1可计算出K2，进而根据K2可计算P2|2和θ2|2，以此类推，直至估算值收敛于实测值，得到所需的θk。
作为一个示例，如果个数为1个，则C＝[sinωtk cosωtk 1]，
Figure BDA0002433019360000101
tk为时间，ω为转速抖动频率，ak、bk为交流分量参数，ck为直流分量参数。
在该示例中，由于θk包含了各个频率分量的幅值和相位信息，因此可通过公式yac＝yk-ck得到电机转速的交流分量，也可通过公式yac＝ak sinωtk+bk cosωtk得到电机转速的交流分量。
作为一个示例，如果个数为2个，则φk T＝[sinω1tk cosω1tk sinω2tk cosω2tk1]，
Figure BDA0002433019360000102
tk为时间，ω1为第一转速抖动频率，ω2为第二转速抖动频率，a1k、b1k、a2k、b2k为交流分量参数，c′k为直流分量参数。
在该示例中，由于θk包含了各个频率分量的幅值和相位信息，因此可通过公式yac＝yk-c′k得到电机转速的交流分量，也可通过公式yac＝a1k sinω1tk+b1k cosω1tk+a2k sinω2tk+b2k cosω2tk得到电机转速的交流分量。
由此，上述方法能够准确计算出交流分量和直流分量的实时幅值和相位，并通过信号重构，分离出所需分量，不产生相位偏置，进而生成转矩补偿值，并叠加给定转矩对电机进行控制，以抑制抖动。
当然，如果转速抖动频率的个数更多，如3个、4个，也可用同样的方式设置类似的表达式，进而求出相应的电机转速的交流分量。
下面结合图4～图7说明本发明实施例的电动汽车抖动抑制装置的有益效果：
图4为未进行转矩补偿时的输出转矩和转速响应曲线图。参见图4，给定转矩由80Nm突增为200Nm(1000Nm/s的变化率)，再突降为100Nm，电机转速产生明显抖动，且在转矩突变瞬间，转速抖动最大，之后抖动幅值逐渐衰减。图5为采用本发明方法进行转矩补偿时的输出转矩和转速响应曲线图。参见图5，加入本发明的转矩补偿器后，转矩突变时的转速能够保持较为平滑地变化，其抖动得到了明显抑制。转速调节在0.3s后趋于稳定，输出转矩不再变化，且能与转矩指令保持一致。由此说明，本发明的电动汽车抖动抑制装置能够有效抑制电动汽车抖动，从而提高乘车的舒适性，以及提高传动系统的工作性能和寿命。
由于传动系统上的转矩和负载的扰动，也会引起转速的抖动，如图6所示。若不采取主动转矩补偿措施，转速抖动的自然衰减也将持续较长时间，而采用本发明的转矩补偿方法后，转速抖动也能得到较好地抑制，其结果如图7所示。由此说明，本发明的电动汽车抖动抑制装置能够有效抑制电动汽车抖动，从而提高乘车的舒适性，以及提高传动系统的工作性能和寿命。
综上，本发明实施例的电动汽车抖动抑制装置，能够有效抑制电动汽车的转速抖动，从而提高电动汽车乘坐的舒适性，同时还可以提高传动系统的工作性能和寿命。
图9是本发明实施例的电动汽车的结构框图。
如图9所示，电动汽车1000包括上述实施例的电动汽车抖动抑制装置100。当然，参见图2，该电动汽车还包括电机和传动系统。
本发明实施例的电动汽车，通过上述实施例的电动汽车抖动抑制装置，能够有效抑制电动汽车的转速抖动，从而提高电动汽车乘坐的舒适性，同时还可以提高传动系统的工作性能和寿命。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电动汽车抖动抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：
实时获取所述电动汽车的电机转速；
根据所述电机转速建立电机转速模型；
采用卡尔曼滤波算法对所述电机转速模型进行辨识，以得到所述电机转速模型的待辨识参数；
根据所述待辨识参数对所述电机转速模型进行重构处理，以得到转速抖动量；
根据所述转速抖动量生成转矩补偿值；
将所述转矩补偿值与给定转矩进行叠加，以对所述电动汽车抖动进行抑制。
2.如权利要求1所述的电动汽车抖动抑制方法，其特征在于，所述待辨识参数包括电机转速的直流分量幅值参数和交流分量幅值参数，所述转速抖动量为根据所述直流分量幅值参数和所述电机转速模型得到的，或者，根据所述交流分量幅值参数得到的电机转速的交流分量。
3.如权利要求1所述的电动汽车抖动抑制方法，其特征在于，所述根据所述电机转速建立电机转速模型，包括：
根据所述电机转速确定转速抖动频率的个数；
根据所述个数建立所述电机转速模型。
4.如权利要求3所述的电动汽车抖动抑制方法，其特征在于，
如果所述个数为1个，则所述电机转速模型为
Figure FDA0004075099860000011
其中，φk T＝[sinωtk cosωtk 1]，
Figure FDA0004075099860000012
tk为时间，ω为所述转速抖动频率，ak、bk为交流分量参数，ck为直流分量参数；
如果所述个数为2个，则所述电机转速模型为
Figure FDA0004075099860000013
其中，φk T＝[sinω1tk cosω1tk sinω2tk cosω2tk 1]，
Figure FDA0004075099860000014
tk为时间，ω1为第一转速抖动频率，ω2为第二转速抖动频率，a1k、b1k、a2k、b2k为所述交流分量参数，c′k为所述直流分量参数。
5.如权利要求4所述的电动汽车抖动抑制方法，其特征在于，如果所述个数为1个，则通过公式yac＝yk-ck得到所述电机转速的交流分量，或者，通过公式yac＝aksinωtk+bk cosωtk得到所述电机转速的交流分量；
如果所述个数为2个，则通过公式yac＝yk-ck′得到所述电机转速的交流分量，或者，通过公式yac＝a1ksinω1tk+b1k cosω1tk+a2ksinω2tk+b2k cosω2tk得到所述电机转速的交流分量。
6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-5中任一项所述的电动汽车抖动抑制方法。
7.一种电动汽车抖动抑制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于实时获取所述电动汽车的电机转速；
建模模块，用于根据所述电机转速建立电机转速模型；
辨识模块，用于采用卡尔曼滤波算法对所述电机转速模型进行辨识，以得到所述电机转速模型的待辨识参数；
重构模块，用于根据所述待辨识参数对所述电机转速模型进行重构处理，以得到转速抖动量；
生成模块，用于根据所述转速抖动量生成转矩补偿值；
控制模块，用于将所述转矩补偿值与给定转矩进行叠加，以对所述电动汽车抖动进行抑制。
8.如权利要求7所述的电动汽车抖动抑制装置，其特征在于，所述待辨识参数包括电机转速的直流分量幅值参数和交流分量幅值参数，所述转速抖动量为根据所述直流分量幅值参数和所述电机转速模型得到的，或者，根据所述交流分量幅值参数得到的电机转速的交流分量。
9.如权利要求8所述的电动汽车抖动抑制装置，其特征在于，所述建模模块具体用于：
根据所述电机转速确定转速抖动频率的个数；
根据所述个数建立所述电机转速模型。
10.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求7-9中任一项所述的电动汽车抖动抑制装置。
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