[发明专利]一种基于转动惯量的电驱动系统转速环调试方法

说明书

本发明公开了一种基于转动惯量的电驱动系统转速环调试方法，所述调试方法包括步骤：S1、测量转速环电机转动惯量J；S2、根据转速环电机转动惯量，计算PI调节环节的比例系数，将摩擦阻力‑转速曲线离散化处理，形成转速‑摩擦阻力的一维表；S3、根据转速环电机输出扭矩的计算公式，和转速‑摩擦阻力的一维表，标定PI调节环节的积分系数。本发明在计算转速环电机的输出扭矩时综合考虑转速环电机的摩擦阻力、实际负载扭矩的估计值及转速环PI调节输出；同时基于转速环电机平均转动惯量的测量结果，通过计算直接得出PI调节环节的比例系数K_p，因此在实际应用过程上仅需标定速度PI调节环节的积分系数K_i，参数标定时间短，实际应用效果较好。

技术领域

本发明涉及电动汽车电驱动系统控制技术领域，特别涉及一种基于转动惯量的电驱动系统转速环调试方法。

背景技术

电驱动系统作为电动汽车的重要组成部分，是实现机械能与电能相互转化的关键，其可靠性要求非常严格。根据《GBT 29307电动汽车用电驱动系统可靠性试验方法》中的规定，被测电驱动系统需进行402小时耐久测试。目前，电驱动系统耐久测试多数采用对拖台架形式，其中转速环电机控制器控制转速环电机提供稳定的测试转速来拖动转矩环电机(被测电机)，转矩环电机控制器控制转矩环电机输出扭矩，转速环电机控制器与扭矩环电机控制器通过CAN总线进行通讯。

耐久测试中需根据《GBT 29307电动汽车用电驱动系统可靠性试验方法》中规定的路谱进行测试工况的切换，在每一特定运行工况下转速环电驱动系统必须在扭矩环输出扭矩的情况下维持转速的稳定性，同时在工况切换时也对转速环电驱动系统的转速响应速度提出了较高的要求。

与此之外，电动汽车在坡道辅助起步、定速巡航等特殊工况下同样要求电驱动系统具有转速环。整车厂家基于驾驶性和动力性指标也对电机转速环控制的稳定性和响应速度提出了较高要求。

转速环调试方法为根据期望转速与实际转速的转速差输入PI环节调节出扭矩指令，然后根据该扭矩指令进行转速环电机控制。

式中，K_i为积分参数，K_p为比例参数，ω_req为期望转速，ω_act为实际转速，T_cmd为PI环节调节出的扭矩指令；

现有技术的关键在于PI参数的确定，主要方法有：

(1)间接整定法：根据理论电机模型计算得出用于转速控制的PI参数；缺点在于理论电机模型与电机的实际模型不可避免的会存在差异，这种差异的存在将会不可避免的导致理论计算得出的用于转速控制的PI参数与满足实际转速控制要求的PI参数存在偏差；

(2)直接整定法：根据对实际标定效果得出用于转速控制的PI参数；缺点在于实际测试需要花费大量的时间和资源标定用于转速控制的PI参数。

专利公开文献(公开号：CN 106533291 A)中提出的一种基于惯量辨识和负载转矩观测的速度环响应提升方法，其通过最小二乘法对电机恒转矩加速和自由减速的运动曲线进行拟合进而得到转动惯量及摩擦信息，并基于离线辨识的转动惯量信息根据速度闭环传递函数优化理论来得到速度PI调节器的理论参数设定值，最后再结合实际对PI参数进行调整。本专利文献方法相对复杂，对工程应用的适合性较差。

本发明方案与公开专利文献相比不同之处在于：转速PI调节器的比例系数和积分系数计算方式不同，本文通过电机自由减速的运动曲线进行计算得到平均转动惯量，根据该平均转动惯量通过简单计算直接得到转速PI调节器的比例系数，仅需结合实际标定积分系数。本专利方法相对更为简易，适合工程应用。