车辆电机扭矩控制方法、装置、存储介质及车辆与流程

本发明涉及新能源汽车电驱动控制，具体涉及一种车辆电机扭矩控制方法、装置、存储介质及车辆。

背景技术：

1、随着新能源汽车产业的持续发展和市场渗透率的不断提升，高里程新能源乘用车的保有量逐年攀升。车辆在长期使用过程中，电机输出轴、减速器齿轮及滚动轴承等核心传动部件经受长期交变载荷运转，齿面磨损、润滑衰减及齿轮侧隙持续扩张等劣化现象不可避免。传动系统的等效刚度和阻尼发生漂移，扭矩换向时的空程间隙显著增大，最终诱发周期性扭振抖动，严重影响整车驾驶平顺性。尤其在突加油门、松开油门以及前进挡与倒挡切换等扭矩过零点工况下，传动冲击和车身顿挫问题表现得尤为突出。

2、目前，电驱控制器的扭矩防抖策略通常基于新车无磨损齿轮状态进行标定，控制参数在全生命周期内固定不变，无法适应高里程运行后传动系统特性的变化，导致老化车辆的传动冲击问题日益突出。若依赖传统的售后方式更换减速器齿轮等部件进行维修，单台更换费用高昂，且无法从根本上避免问题复现。在现有技术中，与齿轮磨损监测相关的技术方案主要为外置传感器磨损监测方案。该类方案在减速器壳体外侧加装振动传感器，通过采集振动数据并结合时域、频域特征分析实现齿轮磨损状态的在线监测。

3、然而，上述现有技术方案需要额外加装传感器及配套线束，整车装配改造成本高、布置空间受限，且仅能输出齿轮磨损故障诊断与预警结果，无法进一步的进行有效的补偿或者干预，功能单一，效果不够明显。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种车辆电机扭矩控制方法、装置、存储介质及车辆，其旨在解决现有技术中通过外置传感器进行齿轮磨损监测存在的改造成本高、仅能得到齿轮磨损故障诊断与预警结果存在的效果不明显的的技术问题。

2、第一方面，本技术实施例中提供一种车辆电机扭矩控制方法，所述方法，包括：

3、实时采集车辆实际运行状态下的电机转速、电机输出转矩和车速数据并进行滤波修正处理；

4、基于处理后的所述电机转速、电机输出转矩和车速数据，计算得到齿轮磨损量化参数；

5、将得到的所述齿轮磨损量化参数，输入至模型参考自适应控制器mrac控制器，对所述控制器内部的参考模型进行修正；

6、根据修正后的所述参考模型确定期望转速，计算实时转速跟踪误差；根据所述齿轮磨损量化参数和所述实时转速跟踪误差，通过磨损感知自适应律对自适应控制参数进行在线更新，计算得到闭环补偿扭矩；

7、基于所述闭环补偿扭矩，得到总补偿扭矩；

8、将所述总补偿扭矩叠加至所述车辆下发的基础驱动扭矩，得到适配当前齿轮磨损状态的电机执行扭矩并输出执行；

9、循环重复上述全部流程。

10、本实施例方案中，通过实时采集电机转速、电机输出转矩和车速信号，无需额外加装任何传感器硬件，利用磨损量化参数实时修正mrac控制器内部的参考模型和自适应控制参数，使控制器始终匹配当前齿轮磨损状态下的传动系统实际动态特性。通过循环执行上述流程，实现可覆盖减速器齿轮从健康到重度磨损的全生命周期检测，无需分阶段标定，从软件层面持续补偿因磨损导致的传动特性偏移，显著提升高里程车辆的驾驶平顺性并降低成本。

11、一种可能的实施例中，所述基于所述闭环补偿扭矩，得到总补偿扭矩，包括：

12、在前馈控制加所述mrac控制的复合控制模式下，依据所述齿轮磨损量化参数，通过预设的齿轮啮合机理查表模型，查表生成前馈预补偿扭矩；

13、将前馈预补偿扭矩与闭环补偿扭矩合并，计算得到所述总补偿扭矩。

14、本实施例方案中，通过构建前馈加mrac的复合控制架构，前馈支路基于磨损量化参数查表快速生成预补偿扭矩，能够在毫秒级时间内抵消齿轮磨损引发的主体周期性确定性扰动，显著提升系统对磨损扰动的动态响应速度。同时，mrac闭环支路精准消除前馈建模残差与随机工况扰动引起的剩余误差。双路补偿扭矩叠加后，兼顾了控制的实时性与稳态精度，使总补偿扭矩的输出既快速又精确，有效抑制齿轮磨损引发的传动抖动和换挡冲击。

15、一种可能的实施例中，所述实时采集车辆实际运行状态下的电机转速、电机输出转矩和车速数据并进行滤波修正处理，包括：

16、实时采集所述电机转速、所述电机输出转矩和所述车速数据的三路原始信号；

17、对所述三路原始信号分别进行一阶数字低通滤波处理，以剔除传感器高频采样噪声，得到处理后的所述电机转速、所述电机输出转矩和所述车速数据。

18、本实施例方案中，通过对三路原始信号分别进行一阶数字低通滤波处理，能够有效剔除传感器在高频采样过程中引入的电气噪声和量化噪声，保留信号中反映齿轮磨损状态的有效低频分量。

19、一种可能的实施例中，所述基于处理后的所述电机转速、电机输出转矩和车速数据，计算得到齿轮磨损量化参数，包括：

20、对所述电机转速，通过时域计算和快速傅里叶变换频域计算，计算得到时域磨损特征和磨损特征频率；

21、通过所述电机转速与健康齿轮状态下基准转速的残差运算，计算得到基准残差特征；

22、采用自适应滤波方法，以所述车速数据构造路面扰动参考信号，从修正后的所述电机转速中自适应分离并滤除低频路面激励分量并保留齿轮啮合分量，作为自适应滤波磨损特征；

23、根据所述电机转速确定转速波动幅值；

24、将所述时域磨损特征、磨损特征频率、基准残差特征和自适应滤波磨损特征进行归一化加权融合，得到综合磨损特征值；

25、基于所述综合磨损特征值，采用预先配置的滞环阈值判定策略确定磨损等级；

26、输出包括所述磨损等级、所述磨损特征频率和所述转速波动幅值的所述齿轮磨损量化参数。

27、本实施例方案中，通过时域计算、快速傅里叶变换频域计算、模型残差比对和自适应滤波四层分层算法的协同配合，实现了从时域冲击强度、频域特征频率、动力学模型偏差和干扰滤除四个维度对齿轮磨损状态的量化综合。其中，自适应滤波方法以车速数据构造路面扰动参考信号，从转速信号中自适应分离并滤除低频路面激励分量，从根本上杜绝了路面颠簸和急加减速等外部工况干扰导致的磨损误判。

28、一种可能的实施例中，所述对修正后的所述电机转速，通过时域计算和快速傅里叶变换频域计算，计算得到时域磨损特征和频域磨损特征，包括：

29、通过对处理后的所述电机转速施加固定长度的滑动窗口，在所述滑动窗口内提取得到转速序列，计算所述转速序列的均方根值、峭度值、峰峰值、方差及冲击脉冲指标，得到所述时域磨损特征；

30、对所述滑动窗口内的电机转速信号执行快速傅里叶变换，获取转速频谱信息，结合实时电机转速、减速器速比和齿轮齿数计算齿轮理论啮合基频，提取所述啮合基频及其倍频和边频带的幅值变化，确定齿轮的磨损特征频率。

31、本实施例方案中，通过对电机转速施加固定长度的滑动窗口，在窗口内提取转速序列并计算均方根值、峭度值、峰峰值、方差及冲击脉冲指标等多维度时域统计量，能够从时域维度全面表征齿轮磨损引发的冲击强度变化。其中，均方根值反映转速整体波动水平，峭度值对齿轮磨损引起的冲击脉冲高度敏感，磨损越严重峭度值越大，峰峰值和方差则分别从振幅范围和离散程度角度补充表征磨损冲击特征。同时，通过快速傅里叶变换获取转速频谱信息，结合实时电机转速、减速器速比和齿轮齿数计算齿轮理论啮合基频，并提取啮合基频及其倍频和边频带的幅值变化，将磨损判定从时域的宏观强度层面细化至频域的精准定位层面，实现了磨损特征频率的精确捕捉。

32、一种可能的实施例中，所述将得到的所述齿轮磨损量化参数，输入至模型参考自适应控制器mrac控制器，对所述控制器内部的参考模型进行修正，包括：

33、所述mrac控制器内部预存有健康齿轮状态对应的标准传动刚度值和标准阻尼值；

34、根据所述齿轮磨损量化参数中的磨损等级，通过预设的线性递减映射关系，对所述标准传动刚度值和所述标准阻尼值进行调低修正；其中，所述磨损等级越高，调低幅度越大，进而使修正后的参考模型匹配当前齿轮磨损状态下的实际动态特性；其中，通过修正后的所述参考模型输出理想期望转速，所述理想期望转速用于与的实际输出的所述电机转速进行跟踪误差计算。

35、本实施例方案中，通过根据磨损等级对mrac控制器内部的标准传动刚度值和标准阻尼值进行线性递减修正，使参考模型的动力学参数随齿轮磨损程度实时自适应调整。磨损等级越高，传动刚度和阻尼的调低幅度越大，确保修正后的参考模型始终精准表征当前磨损状态下传动系统的理想无扰动响应。由于参考模型的参数与磨损后的实际传动系统动态特性相匹配，参考模型输出的理想期望转速更贴合实际工况，使后续的转速跟踪误差计算更加准确，进而提高闭环补偿扭矩的补偿精度，避免因参考模型与实际系统失配导致的补偿偏差和扭矩波动。

36、一种可能的实施例中，所述根据修正后的所述参考模型确定期望转速，计算实时转速跟踪误差；根据所述齿轮磨损量化参数和所述实时转速跟踪误差，通过磨损感知自适应律对自适应控制参数进行在线更新，计算得到闭环补偿扭矩，包括：

37、根据所述齿轮磨损量化参数中的磨损等级，通过预设的等级增益映射关系，确定对应的基础增益系数；其中，所述磨损等级越高，所述基础增益系数越大；

38、根据所述齿轮磨损量化参数中的磨损特征频率，通过预设的频率分段增益函数，对以所述磨损特征频率为中心的对应频段进行增益调节，确定频率调节增益系数；

39、将所述基础增益系数与所述频率调节增益系数合成，得到目标增益系数；

40、根据所述目标增益系数、所述实时转速跟踪误差和修正后的参考模型的模型输出，基于李雅普诺夫稳定性理论构建的自适应更新规则，对所述自适应控制参数进行在线更新，计算控制器参数的更新量，生成与当前磨损扰动相匹配的闭环补偿扭矩。

41、本实施例方案中，通过将磨损等级和磨损特征频率同时嵌入基于李雅普诺夫稳定性理论构建的自适应更新规则，实现了自适应增益的双重维度动态整定。一方面，根据磨损等级确定基础增益系数，磨损越严重增益越大，提供更强的补偿力度以应对更大的磨损扰动。另一方面，根据磨损特征频率通过频率分段增益函数对对应频段增益进行精细化调节，针对性抑制齿轮啮合谐波引发的周期性转速波动。双重增益合成后的目标增益系数，综合考虑了磨损程度和磨损特征频率的特性，使生成的闭环补偿扭矩在幅值和频率特性上均与当前磨损扰动精准匹配。同时，基于李雅普诺夫稳定性理论构建自适应更新规则，保障了闭环系统的全局渐近稳定性，确保补偿过程的安全可靠。

42、一种可能的实施例中，所述基于所述综合磨损特征值，采用滞环阈值判定策略确定磨损等级，包括：

43、预先配置所述磨损等级的升级阈值和降级阈值；其中，所述升级阈值高于对应的所述降级阈值，形成滞环区间；

44、当所述综合磨损特征值连续达到预置数量的控制周期满足所述升级阈值条件时，将所述磨损等级向上一级切换；当所述综合磨损特征值连续达到预置数量的控制周期满足所述降级阈值条件时，将所述磨损等级向下一级切换。

45、本实施例方案中，通过采用滞环阈值判定策略确定磨损等级，升级阈值高于对应的降级阈值形成滞环区间，有效避免了综合磨损特征值在阈值附近波动时磨损等级的频繁跳变。同时，要求综合磨损特征值连续达到预置数量的控制周期满足阈值条件才触发等级切换，进一步约束了瞬时工况扰动对等级判定的影响，确保磨损等级变化的稳定性和可靠性。

46、一种可能的实施例中，所述输出所述磨损等级、磨损特征频率和转速波动幅值作为所述齿轮磨损量化参数之后，还包括：

47、当所述磨损等级表征为重度磨损时，向上位整车控制器发送磨损故障预警信号，以提示用户进行检修维护。

48、本实施例方案中，通过在磨损等级达到重度磨损时主动向上位整车控制器发送磨损故障预警信号，能够及时提醒用户进行检修维护，避免因齿轮过度磨损导致的传动系统严重故障和安全隐患。

49、第二方面，本技术实施例提供了一种车辆电机扭矩控制装置，所述装置，包括：

50、采集模块，用于实时采集车辆实际运行状态下的电机转速、电机输出转矩和车速数据并进行滤波修正处理；

51、量化模块，用于基于处理后的所述电机转速、电机输出转矩和车速数据，计算得到齿轮磨损量化参数；

52、修正模块，用于将得到的所述齿轮磨损量化参数，输入至模型参考自适应控制器mrac控制器，对所述控制器内部的参考模型进行修正；

53、第一计算模块，用于根据修正后的所述参考模型确定期望转速，计算实时转速跟踪误差；根据所述齿轮磨损量化参数和所述实时转速跟踪误差，通过磨损感知自适应律对自适应控制参数进行在线更新，计算得到闭环补偿扭矩；

54、第二计算模块，用于基于所述闭环补偿扭矩，计算得到总补偿扭矩；

55、执行扭矩生成模块，用于将所述总补偿扭矩叠加至所述车辆下发的基础驱动扭矩，得到适配当前齿轮磨损状态的电机执行扭矩并输出执行；

56、重复执行模块，用于循环重复上述全部流程。

57、第三方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有车辆电机扭矩控制的程序，所述控制方法的程序被处理器执行时实现如第一方面任一实施例所述所述的车辆电机扭矩控制的步骤。

58、第四方面，本技术实施例提供了一种车辆，包括：车辆本体和电子设备，所述电子设备包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

59、存储器，用于存放计算机程序；

60、处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现如第一方面任一实施例所述的车辆电机扭矩控制方法。