[发明专利]双电机驱动车辆动力传动系统扭振建模分析与抑制方法

说明书

本发明提供了一种双电机驱动车辆动力传动系统扭振建模分析与抑制方法，其针对双电机驱动车辆动力传动系统的扭振特性建立了适合的分析模型。该方法中提出了简化的四质量扭振模型建模方法，并且与集中质量模型相对比，降低了扭振模型的复杂度，并保证了模型的准确性，提高了扭振建模分析的效率和可行性。该方法中提出的实时自整定模糊PD主动控制策略，可基于车辆纵向加速度实现对传动系统的扭振控制响应速度快，能够实现很好的实时控制效果且鲁棒性好。

技术领域

本发明涉及车辆噪声与振动控制技术领域，具体涉及一种适用于由双电机耦合驱动的电动车辆的动力传动系统扭振建模分析与抑制方法。

背景技术

噪声、振动和粗糙度(NVH)作为汽车制造中需要考虑的重要指标，也影响着消费者对汽车性能的评价。传统燃油车辆中，发动机特性、路面输入、传动系统中齿轮齿隙等是引起传动系统载荷变化的主要激励源，而对于电力驱动的新能源车辆来说，由于动力源以及传动系统相对燃油车辆发生了许多变化，因此无论从噪声、振动发生的机理还是可能产生影响的因素方面均存在较大的差异。电动机具有相对较快的转矩动态响应、较宽的转速调节范围和较高的转矩波动频率，这使电动机的扭振问题更加复杂。并且在电动汽车中通常减少或取消了如扭转减振器等阻尼元件的使用，这使得电动汽车总体上表现出低阻尼特性。电动机和传动系统结构的新特点可能导致电动汽车出现更严重的NVH问题，从而导致乘坐舒适性和驾驶性能下降。

对于电动车辆的扭振分析与抑制，现有技术在建模方面，目前采用比较多的是分布质量模型和集中质量模型。其中，分布质量模型可以对传动系统进行准确描述，这种方法得到的振动特性与实际传动系统的振动特性符合度高，但微分方程的建立和求解复杂，计算速度慢，实际应用难度大；集中质量模型与实际传动系统之间不可避免会存在偏差，且无法体现轴系内部的部件对振动特性的影响，但建模过程简单，思路易于理解，在振动分析中应用广泛。而在控制策略方面，已有的包括PID控制、滤波方法、共振比(惯量比)控制方法、附加反馈控制方法、非线性或自适应以及模型预测控制(MPC)等控制方法。现有技术当前大多针对单电机传动系统或混合动力系统，对双电机耦合驱动形式的动力系统还鲜有涉及。因此，如何针对双电机驱动车辆动力传动系统的扭振问题，通过建立模型并深入分析，以实现对这类车辆的扭振抑制，是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种双电机驱动车辆动力传动系统扭振建模分析与抑制方法，具体包括以下步骤：

步骤1、针对双电机驱动车辆的动力传动系统建立集中质量模型；将动力传动系统中的主要部分以及所述各主要部分之间的连接部件，分别抽象定义为质量节点和弹性体；

步骤2、确定由步骤1定义的质量节点与弹性体所对应的具体参数；

步骤3、对所述集中质量模型进行化简，建立动力传动系统的四质量扭振模型；

步骤4、求解所述集中质量模型与所述四质量扭振模型的自由振动方程，得到所述两种模型各自的固有频率及对应振型；

步骤5、基于车辆动力学理论建立动力传动系统的强迫振动模型，仿真计算包含以下数据的强迫扭振响应：电机关键轴段处的转矩变化曲线和整车加速度变化曲线与速度变化曲线；

步骤6、对比所述集中质量模型与所述四质量扭振模型在固有频率、对应振型及强迫扭振响应方面的误差，用于评价与修正所述四质量扭振模型；

步骤7、针对车辆加速度与转矩建立基于滤波和PID控制的主动模糊控制策略；

步骤8、基于所述四质量扭振模型以及所述主动模糊控制策略，建立带有主动控制策略的强迫扭振模型；仿真对比应用所述主动模糊控制策略前后的四质量扭振模型的强迫扭振响应，验证并修正所述带有主动控制策略的强迫扭振模型，从而完成双电机驱动车辆动力传动系统的扭振建模并用于扭振分析与抑制。