[发明专利]一种混合动力汽车扭振主动控制系统及设计方法

说明书

一种混合动力汽车扭振主动控制系统实现方法，属于汽车扭振控制技术领域，建立双质量飞轮的力学模型在拉普拉斯域的传递函数，构造出混合动力扭振主动控制系统的力学模型在拉普拉斯域的传递函数，进一步联立前述两个传递函数求解出电机扭矩控制系统在拉普拉斯域的传递函数，进一步基于IIR滤波器设计理论，通过双线性变换法或脉冲相应不变法，将电机扭矩控制系统在拉普拉斯域的传递函数转换为z域的系统函数。本发明通过控制电机输出实时的扭矩分量，抵消传动系统上的扭振响应。

技术领域

本发明属于汽车扭振控制技术领域，具体涉及一种混合动力汽车扭振主动控制的方法。

背景技术

汽车动力传动系统的扭振是导致汽车产生振动和噪声的主要源头之一，随着人们对美好生活的向往，用户对汽车的振动和噪声水平不断提出更高的要求。各大汽车厂商的NVH工程师也在不停的研究更有效控制汽车动力传动系统扭振的方式，在传统的内燃机动力传动系统扭振控制方面已迭代出单质量飞轮、扭转减振器、双质量飞轮等技术，扭振隔振率也逐渐提高到85％以上的水平，但是笨重的飞轮给汽车轻量化、油耗等指标带来了挑战。汽车保有量持续增加伴随着石油能源危机和污染物排放的压力，发展混合动力汽车成为汽车厂商在未来相当长的一段时间内的方向。与传统内燃机动力系统相比，混合动力系统多了至少一个电机做为动力源，电机的可编程控制、高动态响应的特性给扭振控制带来了全新的思路。

机械减振系统是以阻尼、刚度元器件作用于质量，本质是机械减振系统产生一种规律变化的力作用于质量上，改变质量的运动响应，运动响应常用位移、速度、加速度、角位移、角速度、角加速度等进行描述。对机械减振系统建立运动方程分析其减振原理，很容易得到运动响应同力之间的传递函数。在工程实际应用中，也经常用传递函数来描述系统。进一步从信号与系统的角度分析该传递函数代表的系统的特点，以力和运动响应作为系统的输入信号和输出信号，发现该系统就是让输入信号中的频率分量有选择性的通过得到输出信号。所以从信号与系统的角度来看，机械减振系统就是一种滤波器系统。工程实践证明前述提及的双质量飞轮系统，在抑制动力传动系统的扭振方面，表现的就是一种低通滤波器系统的特性。

公开号CN109219545A的中国发明专利申请“混合动力车辆的控制方法以及混合动力车辆的控制装置”公开一种混合动力车辆的控制方法包含：转速控制用扭矩计算工序，基于针对发电机的转速指令值和发电机的转速检测值而对扭矩指令值进行计算，根据扭矩指令值而对发电机进行控制。在转速控制用扭矩计算工序中，利用模型匹配补偿器，基于对转速检测值实施利用低通滤波器的滤波处理所得的值和转速指令值，对使得发电机的扭矩响应与预先设定的规范响应一致的基本扭矩指令值进行计算。利用包含由模拟发电机的动力传递系统得到的控制对象模型的逆系统和外部干扰观测器滤波器构成的传递函数在内的外部干扰观测器，基于转速检测值而对输入至动力传递系统的外部干扰扭矩进行计算。并且，基于基本扭矩指令值和外部干扰扭矩而对所述扭矩指令值进行计算。

通过某种形式主动产生规律变化的力作用于研究对象同样可以起到减振的作用。不难想到，针对混合动力汽车，控制电机输出规律变化的扭矩作用在动力传动系统上，即可实现对动力传动系统的扭振进行主动控制。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种混合动力汽车扭振主动控制系统设计方法，其核心思想是设计一种控制系统，控制电机输出实时的扭矩分量，使得动力传动系统在这种扭振主动控制方法下的运动响应同双质量飞轮控制方法下的运动响应完全相同，这意味着扭振主动控制方法和双质量飞轮控制方法有着同样的传递函数，联立这两个传递函数求解出能描述该控制系统的传递函数，进一步给出该控制系统的系统函数。IIR数字滤波器系统设计是选择一种模拟滤波器系统的传递函数做为原型，然后按照双线性变换法或脉冲相应不变法将模拟滤波器系统的传递函数从拉普拉斯域转换到z域，得到IIR数字滤波器的系统函数，从而实现了IIR数字滤波器系统的设计，根据双质量飞轮控制系统的传递函数求解出扭振主动控制系统的“原型”，进一步按照IIR数字滤波器理论，实现混合动力汽车扭振主动控制系统的设计。