[发明专利]电动汽车冲击度主动抑制的动力品质控制方法

权利要求书

1.一种电动汽车冲击度主动抑制的动力品质控制方法，其特征在于，基于电动汽车的电驱动系统实现对动力品质的控制，包括如下步骤：

步骤1：根据采样传感器信号以及整车控制器通过CAN总线获得的电源系统状态信息、电机系统运行信息，获得驾驶员操作信息和车辆运行状态信息；

步骤2：利用基于主动减振阻尼器和冲击度预测抑制的车辆驱动转矩控制方式实现对因驱动力突变而引起的车辆冲击的主动抑制；并在获得电机系统的最终转矩控制指令、最终转速控制指令后用于控制电动汽车的运行状态；

步骤3：利用基于车辆冲击度反馈的动力品质主动控制方式更新最终转矩控制指令、最终转速控制指令，得到更新后的最终转矩控制指令、最终转速控制指令，实现对因车辆行驶阻力的随机性变化而引起的车辆冲击的主动抑制；

步骤4：通过CAN总线输出更新后的最终转矩控制指令、最终转速控制指令并传输至电驱动系统，实现对电动汽车的动力品质的主动控制。

2.根据权利要求1所述的电动汽车冲击度主动抑制的动力品质控制方法，其特征在于，所述的整车控制器通过CAN总线分别与电源系统、电机系统、动力附件相连接并通过电气线束与传感器相连接。

3.根据权利要求1所述的电动汽车冲击度主动抑制的动力品质控制方法，其特征在于，所述步骤1中的所述电源系统状态信息包括：蓄电池荷电状态、剩余能量状态；

所述电机系统运行信息包括：电机的转速和转矩信息；

所述传感器信号包括驾驶员驾驶车辆时的操作信号以及车速传感器信号、车辆加速度传感器信号；所述车辆运行状态信息包括车速、加速度；驾驶员驾驶车辆时的操作信号包括加速踏板传感器信号、制动踏板传感器信号、点火钥匙开关信号、变速手柄位置传感器信号。

4.根据权利要求3所述的电动汽车冲击度主动抑制的动力品质控制方法，其特征在于，所述步骤2包括如下步骤：

步骤2.1：将驾驶员操作信息中的驾驶员加速踏板或制动踏板信号的采样值转化为指令值，转化公式如下：

APP_dmd^curr＝min(APP_dmd^pre+APP_rate×△t_APP,APP_Raw^curr)；

BPP_dmd^curr＝min(BPP_dmd^pre+BPP_rate×△t_BPP,BPP_Raw^curr)；

式中：APP_dmd^curr、APP_dmd^pre分别为当前时刻、前一时刻的加速踏板的指令值，BPP_dmd^curr、BPP_dmd^pre分别为当前时刻、前一时刻的制动踏板的指令值，APP_Raw^curr、BPP_Raw^curr分别为当前时刻的加速踏板、制动踏板信号采样值，△t_APP、△t_BPP分别为加速踏板、制动踏板指令值的更新周期，APP_rate、BPP_rate分别为加速踏板指令、制动踏板指令的允许变化速率；

若APP_Raw^curr>APP_dmd^pre，则APP_rate＝APP_rate⁺(t)；

若APP_Raw^curr≤APP_dmd^pre，则APP_rate＝APP_rate^-(t)；

若BPP_Raw^curr>BPP_dmd^pre，则BPP_rate＝BPP_rate⁺(t)；

若BPP_Raw^curr≤BPP_dmd^pre，则BPP_rate＝BPP_rate^-(t)；

APP_rate⁺(t)＝APP_ratemax×(1-e^λ1ⅹt)；

APP_rate^-(t)＝APP_ratemax×(1-e^λ2ⅹt)；

BPP_rate⁺(t)＝BPP_ratemax×(1-e^λ3ⅹt)；

BPP_rate^-(t)＝BPP_ratemax×(1-e^λ4ⅹt)；

式中：APP_rate⁺(t)、APP_rate^-(t)分别为加速踏板开度增大、减小时的允许变化速率的限制值，BPP_rate⁺(t)、BPP_rate^-(t)分别为制动踏板开度增大、减小时的允许变化速率的限制值，t为加速踏板或制动踏板信号采样值到指令值的转化所经历的时间,APP_ratemax、BPP_ratemax分别为基于冲击度控制要求而设置的加速踏板开度和制动踏板开度的变化速率的最大允许值，λ1、λ2、λ3、λ4分别为按冲击度控制要求经试验测定或计算确定的加速踏板开度增大时、加速踏板开度减小时、制动踏板开度增大时、制动踏板开度减小时的允许变化速率限制值随t的控制参数；

步骤2.2：获得基于反馈的驾驶员对所述电机系统的初级指令转矩T_drvr、初级指令转速ω_drvr，计算公式如下：

T_drvr＝min(|T_real^FB+T_drvr^rate×△t_Tdrvr|,|T_drvr^RAW)|)×sgn(T_drvr^RAW)；

ω_drvr＝min(|ω_real^FB+ω_drvr^rate×△t_ωdrvr|,|ω_drvr^RAW)|)×sgn(ω_drvr^RAW)；

式中：T_real^FB、ω_real^FB分别为电机系统通过CAN总线反馈的当前时刻的实际输出转矩、转速，△t_Tdrvr、△t_ωdrvr分别为驾驶员指令转矩T_drvr、指令转速ω_drvr的更新周期，ω为根据安装在所述电机系统的输出轴上的所述车速传感器信号计算出的驱动桥输入转速，在APP_dmd^curr>△₁且BPP_dmd^curr<△₂时为根据车速Vs和APP_dmd^curr查表计算的驱动车辆的驾驶员指令转矩原始值、在APP_dmd^curr<△₁且BPP_dmd^curr>△₂时为根据车速Vs和BPP_dmd^curr查表计算的制动车辆的驾驶员指令转矩原始值，T_drvr^rate、ω_drvr^rate分别为车辆驱动转矩的允许变化速率、转速的允许变化速率，△₁、△₂分别为加速踏板开度信号有效、制动踏板开度信号有效的下限值；

若|T_drvr^RAW|>|T_real^FB|，则T_drvr^rate＝T_drvr^rate+；

若|T_drvr^RAW|≤|T_real^FB|，则T_drvr^rate＝T_drvr^rate-；

若|ω_drvr^RAW|>|T_real^FB|，则ω_drvr^rate＝ω_drvr^rate+；

若|ω_drvr^RAW|≤|T_real^FB|，则ω_drvr^rate＝ω_drvr^rate-；

式中：T_drvr^rate+、T_drvr^rate-分别为基于冲击度控制要求而设置的车辆驱动指令转矩增大、减小时的允许变化速率的极限限制值，ω_drvr^rate+、ω_drvr^rate-分别为基于冲击度控制要求而设置的车辆驱动指令转速增大、减小时的允许变化速率的极限限制值；

步骤2.3：预测出所述电机系统在下一时刻可实现的转速范围和转矩范围的向量Φ^pre，预测的计算公式如下：

Φ^pre＝[w^pre_,U,w^pre_,L,T^pre_,U,T^pre_,L]

＝{[w^curr+R⁺_ω,slfLⁿ×△t,w^curr+R^-_ω,slfLⁿ×△t,T^curr+R⁺_T,slfL^m×△t,T^curr+R^-_T,slfL^m×△t]，当(|w^curr-ω_slfLⁿ|最小且|T^curr-T_slfL^m|最小时,m＝1,2,…,NT，n＝1,2,…,NW)}

式中：△t为下一时刻与当前时刻之间的时间差值，w^pre,U、w^pre,L、T^pre,U、T^pre,L分别为预测出的所述电机系统在下一时刻可实现的转速上限、转速下限、转矩上限、转矩下限，w^curr、T^curr分别为通过CAN总线接收到的所述电机系统在当前时刻的实际转速、转矩，R⁺_ω,slfLⁿ、R^-_ω,slfLⁿ、R⁺_T,slfL^m、R^-_T,slfL^m分别是自学习出的所述电机系统在工况点(T_slfL^m，ω_slfLⁿ)能够实现的转速动态响应增的速率、转速动态响应减的速率、转矩动态响应增的速率、转矩动态响应减的速率，其中，T_slfL^m、ω_slfLⁿ分别为所述电机系统的转速动态响应增的速率脉谱、转速动态响应减的速率脉谱、转矩动态响应增的速率脉谱、转矩动态响应减的速率转矩脉谱共用的扭矩表头中第m个扭矩、转速表头中的第n个转速，m＝1,2,…,NT，n＝1,2,…,NW，NT为扭矩表头中所设的转矩的个数，NW为转速表头中所设的转速的个数；

步骤2.4：将电机系统的控制指令限制在可实现的范围内，得到可实现的控制指令，以避免因对所述电机系统的控制指令与可实现的响应速度的不一致所导致的冲击，计算公式如下：

w^Psbl＝max(min(w^RAW，w^pre_,U),w^pre_,L)；

T^Psbl＝max(min(T^RAW，T^pre_,U),T^pre,L)；

式中：w^RAW、T^RAW分别等于步骤2.2中的ω_drvr、T_drvr的值，w^Psbl、T^Psbl分别为所述电机系统在下一时刻的可实现转速指令、转矩指令；

步骤2.5：计算车辆的当前冲击度ξ^curr，并预测下一时刻的冲击度ξ^pre；计算公式如下：

ξ^curr＝△as/△tvs；

如T_real^FB≠T_real^FB-，则ξ^pre＝ξ^curr×[T^Psbl-T_real^FB]/|T_real^FB-T_real^FB-|；

如T_real^FB＝T_real^FB-，则ξ^pre＝ξ^curr；

式中：△as为对车辆加速度传感器采样并计算出的车辆加速度差，△tvs为车辆加速度变化△as对应的时间，T_real^FB-为所述电机系统通过CAN总线反馈的前一时刻的实际输出转矩；

步骤2.6：获得电机系统的最终转矩控制指令T^final、最终转速控制指令w^final，从而抑制冲击度在设定的范围，计算公式如下：

若|T^Psbl|≥|T_real^FB|，

则T^final＝sgn(T^Psbl)×min(SB×|T^Psbl|×ξ^LMT，U/|ξ^pre|,|T^Psbl|)；

若|T^Psbl|<|T_real^FB|，

则T^final＝sgn(T^Psbl)×min(SB×|T^Psbl|×ξ^LMT，L/|ξ^pre|,|T^Psbl|)；

w^final＝w^Psbl；

式中：ξ^LMT，U、ξ^LMT，L分别为指令所述电机系统输出绝对值增大时的冲击度限制值、减小时的冲击度限制值，SB为当前时刻从所述电机系统到车辆驱动桥的传动比。