[发明专利]混联式混合动力汽车扭矩的滤波去噪和平滑处理方法

说明书

本发明公开了一种混联式混合动力汽车扭矩的滤波去噪和平滑处理方法，基于小滤分析方法对扭矩信号进行多层分解、阈值滤波和信号重构，即可有效去除噪声信号，又可保留有用信号，从而改善汽车驱动的动态响应性能，同时适用于紧急制动等非平稳信号的滤波处理。在小波去噪的基础上，基于具有线性相位结构的移动平均法进行平滑处理，可兼顾平稳性和制动性。

技术领域

本发明涉及混联式混合动力汽车领域，具体是一种混联式混合动力汽车扭矩的滤波去噪和平滑处理方法。

背景技术

扭矩是混合动力汽车的关键控制量对其进行有效的滤波去噪处理，可明显改善其性能。然而，由于早期汽车专用控制器芯片存储容量和运行速度有限，在混合动力汽领域通常采用简单的一级低滤技术，一般为一阶指数平滑。近年来汽车专用控制器芯片无论存储容量还是运算速度发展非常迅速，仅片内存储空间高达4Mbits,主振荡频率接近100MHz。在这种背景下采用先进的扭矩滤波去噪技术，可大大改善混合动力汽车的性能。

混合动力汽车根据其驱动系统的配置和组合方式不同，可分为串联式、并联式和混联式三种组合方式。混联式混合动力汽车又可分为前轮驱动和四轮驱动，图1为混联式前轮驱动的基本结构。

不管是前轮驱动还是后轮驱动，其工作原理是类似的。发电机可由发动机驱动，向电池组充电，也可作为电动机用于启动发动机、加速时对发动机提供助力扭矩。发动机除了驱动发电机外，主要对汽车提供驱动扭矩。电动机主要对汽车提供驱动扭矩，在汽车减速时，作为发电机进行能量回收，将汽车的动能变成电能向电沲组充电。

混合动力汽车的驱动扭矩来自三个方面：一是由电动机提供，二是由发动机提供，三是由发电机(作为发动机的助力电动机)提供。在混合动力汽车中扭矩是一个非常关键的控制参数，整车的动力特性取决于扭矩。实时采样的扭矩包含各种噪声，需要对其进行滤波去噪。

传统汽车控制中采用指数平滑对扭矩信号进行平滑滤波处理，通常采用图2所示的一级指数平滑滤波器。输入扭矩与输出扭矩关系如下：

其中，T_out(k)为滤波器当前时刻输出，T_out(k-1)为滤波器上一时刻输出T_in(k)为滤波器输入，T_s为数字控制系统采样周期，T_c为滤波器时间常数，而

对式(1)两端求Z变换，得到一级指数平滑波滤器的系统函数为

从式(3)不难看出，只要0＜f＜1，就可使滤波器的极点z_p＝f位于单位圆内，确保滤波器是稳定的。

式(1)同时具有滤波和平滑作用，滤波是为了滤除扭矩信号中的随机噪声，平滑使为了减小冲击，使汽车平稳运行。式(1)的优点是计算简单，但是要同时处理好滤波和平滑却不是一件容易的事，有时甚至是难以做至的。

式(1)中，f增大，输出将更加平滑，但动态响应特性变差，大到一定程度会出现过滤波，从而滤掉有用信号。f减小，动态响应特性变快，小到一定程度会出现欠滤波，输出纹波随之增加。选择合适的f，在平滑性和动态响应特性两方面折衷往往有一定的难度。

多个一级指数平滑滤波器串级可构成高级滤波器，优点是方法简单，便于实现。缺点是由于采样周其T_s为常数，只有一个可调参数f，难以控制滤波器的性能指标(如带内平坦度，过度带宽度)，会造成非线性相位失真，甚至造成过滤波，使系统响应速度降低，或欠滤波，使信号中的噪声不能有效去除，对控制性能形成扰动。