一种基于缸压重构的主动减振控制方法及装置与流程

1.本发明涉及新能源应用领域，具体而言，涉及一种基于缸压重构的主动减振控制方 法及装置。


背景技术：

2.混合动力作为新能源车用动力重要组成部分承担着重要的节能减排任务。对于车用 领域来说，小型化和一体化是轻量化实现的重要手段，也是节能减排的重要方法之一。 在传统的混合动力构成中，一般是常规发动机和永磁同步电机组合的方式。车用发动机 通常是循环往复式活塞发动机，通过缸内混合气急速燃烧产生爆发压力推动活塞下行， 然后通过曲柄连杆机构将化学能转化为机械动能。曲柄连杆机构在工作的时候会分为进 气、压缩、燃烧和排气四个过程，在这个四个过程中，尤其是在燃烧时缸内压力急速上 升，活塞迅速下移，循环往复从而完成做功。在曲轴旋转一圈的过程中自然的会产生一 个转速和扭矩的脉动，脉动造成的车辆振动，降低了驾驶和乘车的舒适感。如何对发动 机进行减振，提高驾乘舒适度，是新能源应用领域内需要解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种基于缸压重构的主动减振控制方法及装置，以实现对车用混合动 力系统主动减振的作用。具体的技术方案如下：
4.第一方面，本发明实施例提供了一种基于缸压重构的主动减振控制方法，所述方法 包括：
5.根据热力学第一定律推导得到混合动力汽车发动机的初始零维燃烧模型，所述发动 机气缸为闭口系统，所述缸内气体为理想气体，所述初始零维燃烧模型公式如下：
[0006][0007]
其中，为燃烧过程中曲轴瞬时转角，为燃烧放热率，为排气过程中随排气工 质加入到燃烧室的热量变化率，质加入到燃烧室的热量变化率，为进气过程中随排气工质加入到燃烧室的热 量变化率，量变化率，为通过燃烧室壁散热的散热率，为工质所做机械功率的变化 率，p为缸内气体压力，为气缸容积对时间的变化率，为工质内能的变 化率，mg为缸内气体质量，且mg为常数，cv为缸内气体定容比热容，t
gas
为缸内气体温度，为缸内气体温度对曲轴转角的变化率；
[0008]
对理想气体状态方程进行求导，得到所述发动机的第一理想气体状态公式：
[0009]
pdv vdp＝mgradt
gas
[0010]
式中，p为缸内气体压力，v为缸内容积，mg为缸内气体质量，且mg为常数，ra为 空气气体常数，t
gas
为缸内气体温度；
[0011]
根据所述初始零维燃烧模型、所述第一理想气体状态公式、第一关系式，得出第一 零维燃烧模型，所述第一关系式是cv和ra之间的关系式，所述cv和ra之间的关系式为cv＝ra/(k-1)，k为绝热指数，所述第一零维燃烧模型公式如下：
[0012][0013]
其中，由woschni提出的经验公式得出qw＝hc(t
gas-tw)，tw为壁面温度，hc为热 传导系数，ηu为燃烧效率，为燃烧速度，qf为燃烧放热量，hu为燃 烧的低热值，x为已燃燃油百分比，x由weibo模型可得，c 为燃烧效率系数，m为燃烧品质指数，为燃烧始点对应的曲轴转角，为燃烧始点对应的曲轴转角，为燃烧终点对应的曲轴转角，的曲轴转角，为喷油或点火始点所对应的曲轴转角， τ
id
是喷射起始点对应曲轴转角和燃烧始点之间曲轴转角差，为燃烧持续期；
[0014]
根据曲轴上的转速信息和发动机机体信息构建第一往复惯性力矩模型，对所述第一 往复惯性力矩模型进行快速fft变换，获得第二往复惯性力矩模型；
[0015]
提取所述第二往复惯性力矩模型中的特征值，得到第一特征数据，提取曲轴传递函 数中的特征值，得到第二特征数据，分别将所述第一特征数据中的特征值与第二特征数 据中与第一特征数据中对应的特征值相减，得到第一修正数据；
[0016]
利用所述第一修正数据对所述第一零维燃烧模型进行修正，得到第二零维燃烧模型， 所述第二零维燃烧模型为参数化的燃烧模型；
[0017]
根据曲轴转角和所述第二零维燃烧模型，获得发动机的实时缸压曲线；
[0018]
根据所述实时缸压曲线，获得永磁同步电机的q轴前馈电流，所述q轴前馈电流为 用于抵消发动机做功时产生振动的电流，所述q轴前馈电流通过查表方式获得，所述q 轴前馈电流公式如下：
[0019][0020]
式中，为q轴前馈电流，p是缸内气体压力，p由所述实时缸压曲线获得， p
dem
为目标需求功率，p
dc
为直流母线上总功率。
[0021]
可选的，所述根据所述实时缸压曲线，获得永磁同步电机的q轴前馈电流，所述q 轴前馈电流为用于抵消发动机做功时产生振动的电流，所述q轴前馈电流通过查表方式 获得，所述q轴前馈电流公式如下：
[0022][0023]
式中，为q轴前馈电流，p是缸内气体压力，p由所述实时缸压曲线获得， p
dem
为目标需求功率，p
dc
为直流母线上总功率，包括：
[0024]
根据车辆实车参数和目标车速，得到目标需求功率p
dem
；
[0025]
将缸内气体压力p、目标需求功率p
dem
、直流母线上总功率p
dc
、q轴前馈电流组成 多项式函数，对所述多项式函数进行离散化，获得map表，所述缸内气体压力由所述实 时缸压曲线获得；
[0026]
查找所述map表，得到q轴前馈电流。
[0027]
可选的，还包括根据q轴前馈电流和q轴原始电流，确定q轴目标电流，所述q轴 目标电流是q轴原始电流与q轴前馈电流抵消后的q轴电流；
[0028]
其中，通过永磁同步电机控制矢量控制算法得到q轴原始电流，公式如下：
[0029][0030]
式中，uq为q轴电压，iq为q轴原始电流，lq为q轴电感，rs为转子电阻，ωr为电 角度，ψm为磁链系数。
[0031]
可选的，所述永磁同步电机的d轴前馈电流为0。
[0032]
可选的，还包括根据发动机往复惯性力和发电机转子机械转动惯量，确定发电机转 子目标转矩公式：
[0033][0034]
式中，j是发电机转子机械转动惯量，te为发电机转子目标转矩，bm为含有发动机往 复惯性力的机械阻尼系数，ωr为电角度，ωm为机械角度。
[0035]
第二方面，本发明实施例提供了一种基于缸压重构的主动减振控制装置，所述装置 包括；
[0036]
第一建模模块，用于根据热力学第一定律推导得到混合动力汽车发动机的初始零维 燃烧模型，所述发动机气缸为闭口系统，所述缸内气体为理想气体，所述初始零维燃烧 模型公式如下：
[0037][0038]
其中，为燃烧过程中曲轴瞬时转角，为燃烧放热率，为排气过程中随排气工 质加入到燃烧室的热量变化率，质加入到燃烧室的热量变化率，为进气过程中随排气工质加入到燃烧室的热 量变化率，量变化率，为通过燃烧室壁散热的散热率，为工质所做机械功率的变化 率，p为缸内气体压力，为气缸容积对时间的变化率，为工质内能的变 化率，mg为缸内气体质量，且mg为常数，cv为缸内气体定容比热容， t
gas
为缸内气体温度，为缸内气体温度对曲轴转角的变化率；
[0039]
第一获得模块，用于对理想气体状态方程进行求导，得到所述发动机的第一理想气 体状态公式：
[0040]
pdv vdp＝mgradt
gas
[0041]
式中，p为缸内气体压力，v为缸内容积，mg为缸内气体质量，且mg为常数，ra为 空气气体常数，t
gas
为缸内气体温度；
[0042]
第二建模模块，用于根据所述初始零维燃烧模型、所述第一理想气体状态公式、第 一关系式，得出第一零维燃烧模型，所述第一关系式是cv和ra之间的关系式，所述cv和 ra之间的关系式为cv＝ra/(k-1)，k为绝热指数，所述第一零维燃烧模型公式如下：
[0043][0044]
其中，由woschni提出的经验公式得出qw＝hc(t
gas-tw)，tw为壁面温度，hc为热 传导系数，ηu为燃烧效率，为燃烧速度，qf为燃烧放热量，hu为燃 烧的低热值，x为已燃燃油百分比，x由weibo模型可得，c 为燃烧效率系数，m为燃烧品质指数，为燃烧始点对应的曲轴转角，为燃烧始点对应的曲轴转角，为燃烧终点对应的曲轴转角，的曲轴转角，为喷油或点火始点所对应的曲轴转角， τ
id
是喷射起始点对应曲轴转角和燃烧始点之间曲轴转角差，为燃烧持续期；
[0045]
第三建模模块，用于根据曲轴上的转速信息和发动机机体信息构建第一往复惯性力 矩模型，对所述第一往复惯性力矩模型进行快速fft变换，获得第二往复惯性力矩模型；
[0046]
特征提取模块，用于提取所述第二往复惯性力矩模型中的特征值，得到第一特征数 据，提取曲轴传递函数中的特征值，得到第二特征数据，分别将所述第一特征数据中的 特征值与第二特征数据中与第一特征数据中对应的特征值相减，得到第一修正数据；
[0047]
模型修正模块，用于利用所述第一修正数据对所述第一零维燃烧模型进行修正，得 到第二零维燃烧模型，所述第二零维燃烧模型为参数化的燃烧模型；
[0048]
第二获得模块，用于根据根据曲轴转角和所述第二零维燃烧模型，获得发动机的实 时缸压曲线；
[0049]
第三获得模块，用于根据所述实时缸压曲线，获得永磁同步电机的q轴前馈电流， 所述q轴前馈电流为用于抵消发动机做功时产生振动的电流，所述q轴前馈电流通过查 表方式获得，所述q轴前馈电流公式如下：
[0050][0051]
式中，为q轴前馈电流，p是缸内气体压力，p由所述实时缸压曲线获得， p
dem
为目标需求功率，p
dc
为直流母线上总功率。
[0052]
可选的，所述第三获得模块包括：
[0053]
确定模块，用于根据车辆实车参数和目标车速，确定目标需求功率p
dem
；
[0054]
建表模块，用于将缸内气体压力p、目标需求功率p
dem
、直流母线上总功率p
dc
、q 轴前馈电流组成多项式函数，对所述多项式函数进行离散化，获得map表，所述缸内气 体压力由所述实时缸压曲线获得；
[0055]
查表模块，用于查找所述map表，得到q轴前馈电流。
[0056]
可选的，还包括q轴目标电流确定模块，用于根据q轴前馈电流和q轴原始电流， 确定q轴目标电流，所述q轴目标电流是q轴原始电流与q轴前馈电流抵消后的q轴电 流；
[0057]
其中，通过永磁同步电机控制矢量控制算法得到q轴原始电流，公式如下：
[0058][0059]
式中，uq为q轴电压，iq为q轴原始电流，lq为q轴电感，rs为转子电阻，ωr为电 角度，ψm为磁链系数。
[0060]
可选的，所述永磁同步电机的d轴前馈电流为0。
[0061]
可选的，还包括目标转矩确定模块，用于根据发动机往复惯性力和发电机转子机械 转动惯量，确定发电机转子目标转矩公式：
[0062][0063]
式中，j是发电机转子机械转动惯量，te为发电机转子目标转矩，bm为含有发动机往 复惯性力的机械阻尼系数，ωr为电角度，ωm为机械角度。
[0064]
由上述内容可知，本发明实施例提供的一种基于缸压重构的主动减振控制方法及装 置，该方法包括重构发动机燃烧模型，得到第一零维燃烧模型；根据曲轴上的转速信息 和发动机机体信息构建第一往复惯性力矩模型，对第一往复惯性力矩模型进行快速fft 变换，获得第二往复惯性力矩模型；提取第二往复惯性力矩模型中的特征值，得到第一 特征数据，提取曲轴传递函数中的特征值，得到第二特征数据，分别将第一特征数据中 的特征值与第二特征数据中与第一特征数据中对应的特征值相减，得到第一修正数据； 利用第一修正数据对第一零维燃烧模型进行修正，得到第二零维燃烧模型，第二零维燃 烧模型为参数化的燃烧模型；根据曲轴转角和第二零维燃烧模型，获得发动机的实时缸 压曲线；根据实时缸压曲线获得发电机q轴前馈电流。
[0065]
应用本发明实施例，可基于现有的传感器信号，采用模型重构的方法得到发动机起 始燃烧时刻及燃烧爆发压力，从而控制电机输出谐波转矩方法来改善系统整个轴系上转 矩和转速波动，另外通过查表方式获得q轴前馈电流，简化了计算过程。当然，实施本 发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
[0066]
本发明实施例的创新点包括：
[0067]
1、车用混合动力系统一般由常规发动机和永磁同步电机组合方式构成，发动机中设 置有飞轮，飞轮在整个混合动力系统中起减振、储能和滤波的作用。本发明实施例将发 动机飞轮取消，在发动机曲轴旋转的过程中自然的会产生转速和扭矩的脉动，取消飞轮 该脉动会尤为明显。本发明实施例通过在发电机的转子上施加一个与上述脉动相反的脉 动转矩，通过反向脉动转矩来抵消没有飞轮的发动机曲轴上的转矩和转速波动，使得整 个系统在三维空间中工作更加平顺，从而达到改善混合动力系统nvh (noisevibrationharshness噪声、振动与声振粗糙度)的效果，起到主动减振的作用。
[0068]
2、本发明实施例系统由无飞轮的循环往复式活塞发动机、永磁同步电机、曲轴位置 传感器、凸轮轴位置传感器、旋转变压器以及ecu(electronic control unit发动机控制 器)和mcu(micro controller unit电机控制器)等构成，本发明实施例基于现有的传感 器，利用高精度的旋变信号和发动机相位信号等来重构发动机缸内燃烧模型，得到发动 机经过燃烧施加在扭矩上的转矩波动，将这个转矩作为isg电机谐波转矩补偿的前馈值， 从而减少整个系统上的转矩波动。
[0069]
3、本发明实施例通过重构发动机缸内燃烧模型，可得到发动机缸内压力的变化情况， 即发动机实时缸压曲线，通过缸压曲线可获得isg电机转子转矩前馈目标值，从而来达 到削峰填谷的效果。本发明实施例中通过实时缸压曲线获得缸内气体压力，将含有缸内 气体压力、目标需求功率p
dem
、直流母线上总功率p
dc
、q轴前馈电流的多项式函数进行 离散化，最终共同组成一张map表，所以q轴前馈电流可直接通过查找map的方式获 得，极大的简化了计算过程。
[0070]
4、现有技术中，由整车控制器(hcu)发送给电机控制器(mcu)的发电机转子 转子转矩不含有抵消发动机产生的转速和扭矩的脉动，本发明实施例中由整车控制器 (hcu)发送给电机控制器(mcu)的发电机转子目标转矩数据te则由原始发电机转子 转矩和综合机械阻尼获得，其中bm中为含有发动机往复惯性力的机械阻尼系数，本发明 实施例抵消了发动机产生的转速和扭矩的脉动，应用本发明实施例可改善混合动力系统 整个轴系上转矩和转速的波动。
附图说明
[0071]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有 技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发 明的一些实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可 以根据这些附图获得其他的附图。
[0072]
图1为本发明实施例提供的基于缸压重构的主动减振控制方法的一种流程示意图；
[0073]
图2为本发明实施例提供的某一转速下的电机转矩补偿示意图；
[0074]
图3为本发明实施例提供的基于缸压重构的主动减振控制装置的一种结构示意图。
具体实施方式
[0075]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整 的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所 有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0076]
需要说明的是，本发明实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形， 意图在于覆盖不排他的包含。例如包含的一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品 或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或 可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
[0077]
本发明提供了一种基于缸压重构的主动减振控制方法及装置。下面对本发明实施例 进行详细说明。
[0078]
图1为本发明实施例提供的基于缸压重构的主动减振控制方法的一种流程示意图。 该方法可以包括如下步骤：
[0079]
s101：根据热力学第一定律推导得到混合动力汽车发动机的初始零维燃烧模型，所 述发动机气缸为闭口系统，所述缸内气体为理想气体，所述初始零维燃烧模型公式如
下：
[0080][0081]
其中，为燃烧过程中曲轴瞬时转角，为燃烧放热率，为排气过程中随排气工 质加入到燃烧室的热量变化率，质加入到燃烧室的热量变化率，为进气过程中随排气工质加入到燃烧室的热 量变化率，量变化率，为通过燃烧室壁散热的散热率，为工质所做机械功率的变化 率，p为缸内气体压力，为气缸容积对时间的变化率，为工质内能的变 化率，mg为缸内气体质量，且mg为常数，cv为缸内气体定容比热容， t
gas
为缸内气体温度，为缸内气体温度对曲轴转角的变化率。
[0082]
在传统的混合动力构成中，一般是常规发动机和永磁同步电机组合的方式，常规车 用发动机通常是循环往复式活塞发动机，循环往复式活塞发动机通过缸内混合气急速燃 烧产生爆发压力推动活塞下行，然后通过曲柄连杆机构将化学能转化为机械动能。曲柄 连杆机构在工作的时候会分为进气、压缩、燃烧和排气四个过程，循环往复这四个过程 从而完成做功。在曲轴旋转一圈的过程中自然的会产生一个转速和扭矩的脉动，尤其是 在燃烧时缸内压力急速上升，活塞迅速下移时，发动机产生的扭矩最大。车用发动机中 的飞轮会抵消一部分该脉动，飞轮在发动机工作过程中起着减振、储能和滤波的作用。 本发明实施例将发动机飞轮取消，利用电机转子来承接一部分飞轮的作用。
[0083]
在发动机曲轴旋转一圈的过程中自然的会产生一个转速和扭矩的脉动，本发明实施 例将发动机飞轮取消，取消飞轮之后使得这种脉动变得尤为明显。本发明实施例主要是 通过在电机转子上面施加一个与发动机脉动相反的脉动转矩，通过反向脉动转矩来抵消 没有飞轮的发动机曲轴上的转矩和转速波动，使得整个系统在三维空间中工作更加平顺。 在一个可实现的方式中，本发明实施例将取消飞轮的循环往复式活塞发动机和isg (integratestartgenerator集成启动/发电一体化电机)电机直连。在isg电机中注入谐波 转矩，以抵消发动机曲轴上的转矩和转速波动。如图2所示的本发明实施例提供的某一 转速下的电机转矩补偿示意图。需要说明的是图2中的电机谐波转矩即为电机转子上面 施加的与发动机脉动相反的脉动转矩。
[0084]
本发明实施例通过建立发动机零维燃烧模型，得到发动机缸内工作状态，对于发火 顺序为1-3-4-2四缸机来说，曲轴每转两圈发动机完成一个完整的循环，即曲轴每转一圈 就有两个缸完成一个进气、压缩、做功、排气四个循环。
[0085]
本发明实施例中，根据热力学第一定律得到初始零维燃烧模型，热力学第一定律是 涉及热现象领域内的能量守恒和转化定律，反映了不同形式的能量在传递与转换过程中 守恒。本技术中，通过建立初始零维燃烧模型重新构建了发动机缸压，在缸压重构过程 中为了减小算法的复杂程度，假设发动机气缸内为一个闭口系统，因此，因此，因此，
将缸内气体假设为理想气体，其内能的变化率为：
[0086][0087]
其中，mg为缸内气体质量，cv为缸内气体定容比热容，t
gas
为气体温度，为缸 内气体温度对曲轴转角的变化率。
[0088]
s102：对理想气体状态方程进行求导，得到所述发动机的第一理想气体状态公式：
[0089]
pdv vdp＝mgradt
gas
[0090]
式中，p为缸内气体压力，v为缸内容积，mg为缸内气体质量，且mg为常数，ra为 空气气体常数，t
gas
为缸内气体温度。
[0091]
本发明实施例中的气缸为闭口系统，闭口系统中气体质量mg为常数，可通过参数标 定的方式实现，ra可通过查表得到。
[0092]
s103：根据所述初始零维燃烧模型、所述第一理想气体状态公式、第一关系式，得 出第一零维燃烧模型，所述第一关系式是cv和ra之间的关系式，所述cv和ra之间的关系 式为cv＝ra/(k-1)，k为绝热指数，所述第一零维燃烧模型公式如下：
[0093][0094]
其中，由woschni提出的经验公式得出qw＝hc(t
gas-tw)，tw为壁面温度，hc为热 传导系数，ηu为燃烧效率，为燃烧速度，qf为燃烧放热量，hu为燃 烧的低热值，x为已燃燃油百分比，x由weibo模型可得，c 为燃烧效率系数，m为燃烧品质指数，为燃烧始点对应的曲轴转角，为燃烧始点对应的曲轴转角，为燃烧终点对应的曲轴转角，的曲轴转角，为喷油或点火始点所对应的曲轴转角， ω
id
是喷射起始点对应曲轴转角和燃烧始点之间曲轴转角差，为燃烧持续期。
[0095]
绝热指数k可以通过标定得到，壁面温度tw也可通过数据标定得到。利用weibo(韦 柏)模型可得已燃燃油百分比：
[0096][0097]
其中，为燃烧始点对应的曲轴转角；为燃烧终点对应的曲轴转角；c为燃烧效率 系数；m为燃烧品质指数。
[0098]
在实际发动机运行过程中，燃烧始点、燃烧终点、燃烧品质指数很难确定，因此， 考虑到实际应用，可采用喷油或点火始点所对应的曲轴转角替代上述参数，可通过 电机旋变信号获得，因此，可以通过以下关系得到：
[0099][0100][0101]
其中，τ
id
是喷射起始点对应曲轴转角和燃烧始点之间曲轴转角差；为燃烧持续
期， 这两个参数都可以通过发动机台架标定得到。
[0102]
s104：根据曲轴上的转速信息和发动机机体信息构建第一往复惯性力矩模型，对所 述第一往复惯性力矩模型进行快速fft变换，获得第二往复惯性力矩模型。
[0103]
往复式活塞式发动机作用在曲轴上的作用力主要为气体作用力、往复惯性力、摩擦 转矩、电机轴上的负载转矩等。根据研究发现摩擦转矩虽然也与发火频率为周期，但其 幅值非常小，所以其低次谐波分量相对于气体作用力矩、往复惯性力矩的同次分量来说 可以忽略不计。因此，发动机总转矩只是气体往复作用力矩和惯性力矩的合成，是频率 为4cz的周期性信号，所以发动机总转矩即是往复惯性力矩。利用曲轴上的转速信息和 发动机机体信息构建往复惯性力矩模型，对往复惯性力矩模型进行快速fft变换(fastfourier transform快速傅里叶变换)后，提取特征值，提取到的特征值用于修正第一零维 燃烧模型。
[0104]
s105：提取所述第二往复惯性力矩模型中的特征值，得到第一特征数据，提取曲轴 传递函数中的特征值，得到第二特征数据，分别将所述第一特征数据中的特征值与第二 特征数据中与第一特征数据中对应的特征值相减，得到第一修正数据。
[0105]
从第二往复惯性力矩模型中提取特征值，得到第一特征数据；依据发动机构建曲轴 传递函数，从曲轴传递函数中提取特征值，得到第二特征数据，需要说明的是，第一特 征数据中的特征与第二特征数据中的特征一一对应，按照对应特征将两组特征数据中特 征值相减，得到第一修正数据，该第一修正值用于修正第一零维燃烧模型。
[0106]
s106：利用所述第一修正数据对所述第一零维燃烧模型进行修正，得到第二零维燃 烧模型，所述第二零维燃烧模型为参数化的燃烧模型。
[0107]
利用特征值对第一零维燃烧模型进行修正，得到最终的发动机燃烧模型，即第二零 维燃烧模型。
[0108]
s107：根据曲轴转角和所述第二零维燃烧模型，获得发动机的实时缸压曲线。
[0109]
根据喷射起始点对应曲轴转角和燃烧始点之间曲轴转角差ω
id
、喷油或点火始点所对 应的曲轴转角确定燃烧始点对应的曲轴转角根据燃烧持续期喷油或点火 始点所对应的曲轴转角确定燃烧终点对应的曲轴转角根据确定燃烧放 热率根据燃烧放热率、缸内容积，以及第二零维燃烧模型，可获得发动机的实时 缸压曲线。
[0110]
s108：根据所述实时缸压曲线，获得永磁同步电机的q轴前馈电流，所述q轴前馈 电流为用于抵消发动机做功时产生振动的电流，所述q轴前馈电流通过查表方式获得， 所述q轴前馈电流公式如下：
[0111][0112]
式中，为q轴前馈电流，p是缸内气体压力，p由所述实时缸压曲线获得， p
dem
为目标需求功率，p
dc
为直流母线上总功率。
[0113]
通过参数化的燃烧模型即第二零维燃烧模型，得到发动机的实时缸压曲线，离散化 实时缸压曲线，将离散化的缸压值p、需求功率p
dem
、总线功率p
dc
、q轴电流共同组成 一个多项式函数：
[0114][0115]
其中，为q轴前馈电流，p为实时缸内气体压力，p
dem
为车辆实际需要的目标 需求功率，p
dc
为直流母线上总功率。目标需求功率p
dem
通过车辆实车参数及目标车速可 以得到，属于一个已知变量。p
dc
可通过公式p
dc
＝u
dc
*i
dc
计算得到，u
dc
为直流母线 端电压，i
dc
为直流母线端和电流，p
dc
所以也属于已知变量。为了降低模型运算的复杂 度，将上述多项式函数进行离散化，共同组成一张map表，通过这个map可以得到q 轴电流的前馈值。
[0116]
在一个可选的实施例中，所述根据所述实时缸压曲线，获得永磁同步电机的q轴前 馈电流，所述q轴前馈电流为用于抵消发动机做功时产生振动的电流，所述q轴前馈电 流通过查表方式获得，所述q轴前馈电流公式如下：
[0117][0118]
式中，为q轴前馈电流，p是缸内气体压力，p由所述实时缸压曲线获得， p
dem
为目标需求功率，p
dc
为直流母线上总功率，包括：
[0119]
根据车辆实车参数和目标车速，确定目标需求功率p
dem
。
[0120]
将缸内气体压力p、目标需求功率p
dem
、直流母线上总功率p
dc
、q轴前馈电流组成 多项式函数，对所述多项式函数进行离散化，获得map表，所述缸内气体压力由所述实 时缸压曲线获得。
[0121]
查找所述map表，得到q轴前馈电流。
[0122]
直流母线上总功率p
dc
可通过直流母线上电压和电流获得，对多项式函数进行离散化， 共同组成一张map表，通过查找map表的方式得到q轴前馈电流，极大的降低了运算 的复杂度，简化了缸压主动减振方法，需要说明的是，该多项式函数即为q轴前馈电流 公式。
[0123]
在上述实施例的基础上，还包括根据q轴前馈电流和q轴原始电流，确定q轴目标 电流，所述q轴目标电流是q轴原始电流与q轴前馈电流抵消后的q轴电流；
[0124]
其中，通过永磁同步电机控制矢量控制算法得到q轴原始电流，公式如下：
[0125][0126]
式中，uq为q轴电压，iq为q轴原始电流，lq为q轴电感，rs为转子电阻，ωr为电 角度，ψm为磁链系数。
[0127]
q轴原始电流是不向发电机的q轴施加q轴前馈电流时的q轴电流，uq是不向发电机 的q轴施加q轴前馈电流时的q轴电压，q轴目标电流是q轴原始电流抵消q轴前馈电流 后实际的q轴上的电流。ωr电角度通过电机旋变信号获得。
[0128]
在一个可选的实施例中，所述永磁同步电机的d轴前馈电流为0。
[0129]
电机的交轴也叫q轴，直轴也叫d轴，q轴和d轴是坐标轴而不是实际的轴。在永磁 同步电机控制中，为了能够得到类似直流电机的控制特性，在电机转子上建立了一个坐 标系，此坐标系与转子同步转动，取转子磁场方向为d轴，垂直于转子磁场方向为q轴， 将电机的数学模型转换到此坐标系下，可实现d轴和q轴的解耦，从而得到良好控制特 性。在本发明实施例中，默认d轴前馈电流为0。
[0130]
通过永磁同步电机控制矢量控制算法可得到d轴原始电流，公式如下：
[0131][0132]
其中，ud为d轴电压，id为d轴电流，ld为d轴电感，rs为转子电阻，ωr为电角度。
[0133]
d轴原始电流是不向发电机的d轴施加d轴前馈电流时的d轴电流，ud是不向发电机 的d轴施加d轴前馈电流时的d轴电压，d轴目标电流是d轴原始电流抵消d轴前馈电流 后，实际的d轴上的电流。因为d轴前馈电流为0，所以d轴目标电流数值等于d轴原始 电流数值。
[0134]
在上述实施例的基础上，还包括根据发动机往复惯性力和发电机转子机械转动惯量， 确定发电机转子目标转矩公式：
[0135][0136]
式中，j是发电机转子机械转动惯量，te为发电机转子目标转矩，bm为含有发动机往 复惯性力的机械阻尼系数，ωr为电角度，ωm为机械角度。
[0137]
其中，bm是一个综合系数，它里面含有发动机往复惯性力的机械阻尼系数，bm可通 过经验公式和数据标定相结合的方式获得具体数据，te是由整车控制器(hcu)发送给 电机控制器(mcu)的发电机转子目标转矩数据，该发电机转子目标转矩抵消了发动机 经过燃烧施加在扭矩上的转矩波动，起到了主动减振的作用。
[0138]
应用本发明实施例，通过重构发动机缸内燃烧模型，得到发动机缸内压力的变化情 况，即发动机缸压曲线，将重构的缸压曲线作为isg电机转子转矩前馈目标值，从而来 达到削峰填谷的效果。
[0139]
相应于上述方法实施例，本发明实施例提供了一种基于缸压重构的主动减振控制装 置，其特征在于，所述装置包括：
[0140]
第一建模模块s301，用于根据热力学第一定律推导得到混合动力汽车发动机的初始 零维燃烧模型，所述发动机气缸为闭口系统，所述缸内气体为理想气体，所述初始零维 燃烧模型公式如下：
[0141][0142]
其中，为燃烧过程中曲轴瞬时转角，为燃烧放热率，为排气过程中随排气工 质加入到燃烧室的热量变化率，质加入到燃烧室的热量变化率，为进气过程中随排气工质加入到燃烧室的热 量变化率，量变化率，为通过燃烧室壁散热的散热率，为工质所做机械功率的变化 率，p为缸内气体压力，为气缸容积对时间的变化率，为工质内能的变 化率，mg为缸内气体质量，且mg为常数，cv为缸内气体定容比热容， t
gas
为缸内气体温度，为缸内气体温度对曲轴转角的变化率。
[0143]
本发明实施例通过建立发动机零维燃烧模型，得到发动机缸内工作状态，对于发火 顺序为1-3-4-2四缸机来说，曲轴每转两圈发动机完成一个完整的循环，即曲轴每转一
圈 就有两个缸完成一个进气、压缩、做功、排气四个循环。
[0144]
本发明实施例中，根据热力学第一定律得到初始零维燃烧模型，热力学第一定律是 涉及热现象领域内的能量守恒和转化定律，反映了不同形式的能量在传递与转换过程中 守恒。本技术中，通过建立初始零维燃烧模型重新构建了发动机缸压，在缸压重构过程 中为了减小算法的复杂程度，假设发动机气缸内为一个闭口系统，因此，因此，因此，将缸内气体假设为理想气体，其内能的变化率为：
[0145][0146]
其中，mg为缸内气体质量，cv为缸内气体定容比热容，t
gas
为气体温度，为缸 内气体温度对曲轴转角的变化率。
[0147]
第一获得模块s302，用于对理想气体状态方程进行求导，得到所述发动机的第一理 想气体状态公式：
[0148]
pdv vdp＝mgradt
gas
[0149]
式中，p为缸内气体压力，v为缸内容积，mg为缸内气体质量，且mg为常数，ra为 空气气体常数，t
gas
为缸内气体温度。
[0150]
本发明实施例中的气缸为闭口系统，闭口系统中气体质量mg为常数，可通过参数标 定的方式实现，ra可通过查表得到。
[0151]
第二建模模块s303，用于根据所述初始零维燃烧模型、所述第一理想气体状态公式、 第一关系式，得出第一零维燃烧模型，所述第一关系式是cv和ra之间的关系式，所述cv和ra之间的关系式为cv＝ra/(k-1)，k为绝热指数，所述第一零维燃烧模型公式如下：
[0152][0153]
其中，由woschni提出的经验公式得出qw＝hc(t
gas-tw)，tw为壁面温度，hc为热 传导系数，ηu为燃烧效率，为燃烧速度，qf为燃烧放热量，hu为燃 烧的低热值，x为已燃燃油百分比，x由weibo模型可得，c 为燃烧效率系数，m为燃烧品质指数，为燃烧始点对应的曲轴转角，为燃烧始点对应的曲轴转角，为燃烧终点对应的曲轴转角，的曲轴转角，为喷油或点火始点所对应的曲轴转角， τ
id
是喷射起始点对应曲轴转角和燃烧始点之间曲轴转角差，为燃烧持续期。
[0154]
绝热指数k可以通过标定得到，壁面温度tw也可通过数据标定得到。利用weibo(韦 柏)模型可得已燃燃油百分比：
[0155][0156]
其中，为燃烧始点对应的曲轴转角；为燃烧终点对应的曲轴转角；c为燃烧效率 系数；m为燃烧品质指数。
[0157]
在实际发动机运行过程中，燃烧始点、燃烧终点、燃烧品质指数很难确定，因此， 考虑到实际应用，可采用喷油或点火始点所对应的曲轴转角替代上述参数，因此，可以通过以下关系得到：
[0158][0159][0160]
其中，τ
id
是喷射起始点对应曲轴转角和燃烧始点之间曲轴转角差；为燃烧持续期， 这两个参数都可以通过发动机台架标定得到。
[0161]
第三建模模块s304，用于根据曲轴上的转速信息和发动机机体信息构建第一往复惯 性力矩模型，对所述第一往复惯性力矩模型进行快速fft变换，获得第二往复惯性力矩 模型。
[0162]
往复式活塞式发动机作用在曲轴上的作用力主要为气体作用力、往复惯性力、摩擦 转矩、电机轴上的负载转矩等。根据研究发现摩擦转矩虽然也与发火频率为周期，但其 幅值非常小，所以其低次谐波分量相对于气体作用力矩、往复惯性力矩的同次分量来说 可以忽略不计。因此，发动机总转矩只是气体往复作用力矩和惯性力矩的合成，是频率 为4cz的周期性信号，所以发动机总转矩即是往复惯性力矩。利用曲轴上的转速信息和 发动机机体信息构建往复惯性力矩模型，对往复惯性力矩模型进行快速fft变换后，提 取特征值，提取到的特征值用于修正第一零维燃烧模型。
[0163]
特征提取模块s305，用于提取所述第二往复惯性力矩模型中的特征值，得到第一特 征数据，提取曲轴传递函数中的特征值，得到第二特征数据，分别将所述第一特征数据 中的特征值与第二特征数据中与第一特征数据中对应的特征值相减，得到第一修正数据。
[0164]
从第二往复惯性力矩模型中提取特征值，得到第一特征数据；依据发动机构建曲轴 传递函数，从曲轴传递函数中提取特征值，得到第二特征数据，需要说明的是，第一特 征数据中的特征与第二特征数据中的特征一一对应，按照对应特征将两组特征数据中特 征值相减，得到第一修正数据，该第一修正值用于修正第一零维燃烧模型。
[0165]
模型修正模块s306，用于利用所述第一修正数据对所述第一零维燃烧模型进行修正， 得到第二零维燃烧模型，所述第二零维燃烧模型为参数化的燃烧模型。
[0166]
利用特征值对第一零维燃烧模型进行修正，得到最终的发动机燃烧模型，即第二零 维燃烧模型。
[0167]
第二获得模块s307，用于根据根据曲轴转角和所述第二零维燃烧模型，获得发动机 的实时缸压曲线。
[0168]
根据喷射起始点对应曲轴转角和燃烧始点之间曲轴转角差τ
id
、喷油或点火始点所对 应的曲轴转角确定燃烧始点对应的曲轴转角根据燃烧持续期喷油或点火 始点所对应的曲轴转角确定燃烧终点对应的曲轴转角根据确定燃烧放 热率根据燃烧放热率、缸内容积，以及第二零维燃烧模型，可获得发动机的实时 缸压曲线。
[0169]
第三获得模块s308，用于根据所述实时缸压曲线，获得永磁同步电机的q轴前馈电 流，所述q轴前馈电流为用于抵消发动机做功时产生振动的电流，所述q轴前馈电流通 过查
表方式获得，所述q轴前馈电流公式如下：
[0170][0171]
式中，为q轴前馈电流，p是缸内气体压力，p由所述实时缸压曲线获得， p
dem
为目标需求功率，p
dc
为直流母线上总功率。
[0172]
通过参数化的燃烧模型即第二零维燃烧模型，得到发动机的实时缸压曲线，离散化 实时缸压曲线，将离散化的缸压值p、需求功率p
dem
、总线功率p
dc
、q轴电流共同组成 一个多项式函数：
[0173][0174]
其中，为q轴前馈电流，p为实时缸内气体压力，p
dem
为车辆实际需要的目标 需求功率，p
dc
为直流母线上总功率。目标需求功率p
dem
通过车辆实车参数及目标车速可 以得到，属于一个已知变量。p
dc
可通过公式p
dc
＝u
dc
*i
dc
计算得到，u
dc
为直流母线 端电压，i
dc
为直流母线端和电流，p
dc
所以也属于已知变量。为了降低模型运算的复杂 度，将上述多项式函数进行离散化，共同组成一张map表，通过这个map可以得到q 轴电流的前馈值。
[0175]
在一个可选的实施例中，第三获得模块s308包括：
[0176]
确定模块，用于根据车辆实车参数和目标车速，确定目标需求功率p
dem
；
[0177]
建表模块，用于将缸内气体压力p、目标需求功率p
dem
、直流母线上总功率p
dc
、q 轴前馈电流组成多项式函数，对所述多项式函数进行离散化，获得map表，所述缸内气 体压力由所述实时缸压曲线获得；
[0178]
查表模块，用于查找所述map表，得到q轴前馈电流。
[0179]
直流母线上总功率p
dc
可通过直流母线上电压和电流获得，对多项式函数进行离散化， 共同组成一张map表，通过查找map表的方式得到q轴前馈电流，极大的降低了运算 的复杂度，简化了缸压主动减振方法，需要说明的是，该多项式函数即为q轴前馈电流 公式。
[0180]
在上述实施例的基础上，还包括q轴目标电流确定模块，用于根据q轴前馈电流和q 轴原始电流，确定q轴目标电流，所述q轴目标电流是q轴原始电流与q轴前馈电流抵 消后的q轴电流；
[0181]
其中，通过永磁同步电机控制矢量控制算法得到q轴原始电流，公式如下：
[0182][0183]
式中，uq为q轴电压，iq为q轴原始电流，lq为q轴电感，rs为转子电阻，ωr为电 角度，ψm为磁链系数。
[0184]
q轴原始电流是不向发电机的q轴施加q轴前馈电流时的q轴电流，uq是不向发电机 的q轴施加q轴前馈电流时的q轴电压，q轴目标电流是q轴原始电流抵消q轴前馈电流 后实际的q轴上的电流。
[0185]
在一个可选的实施例中，所述永磁同步电机的d轴前馈电流为0。
[0186]
电机的交轴也叫q轴，直轴也叫d轴，q轴和d轴是坐标轴而不是实际的轴。在永磁 同步电机控制中，为了能够得到类似直流电机的控制特性，在电机转子上建立了一个坐 标系，此坐标系与转子同步转动，取转子磁场方向为d轴，垂直于转子磁场方向为q轴， 将电机的数学模型转换到此坐标系下，可实现d轴和q轴的解耦，从而得到良好控制特 性。在本发
明实施例中，默认d轴前馈电流为0。
[0187]
在上述实施例的基础上，还包括目标转矩确定模块，用于根据发动机往复惯性力和 发电机转子机械转动惯量，确定发电机转子目标转矩公式：
[0188][0189]
式中，j是发电机转子机械转动惯量，te为发电机转子目标转矩，bm为含有发动机往 复惯性力的机械阻尼系数，ωr为电角度，ωm为机械角度。
[0190]
其中，bm是一个综合系数，它里面含有发动机往复惯性力的机械阻尼系数，bm可通 过经验公式和数据标定相结合的方式获得具体数据，te是由整车控制器(hcu)发送给 电机控制器(mcu)的发电机转子目标转矩数据，该发电机转子目标转矩抵消了发动机 经过燃烧施加在扭矩上的转矩波动，起到了主动减振的作用。
[0191]
上述系统、装置实施例与系统实施例相对应，与该方法实施例具有同样的技术效果， 具体说明参见方法实施例。装置实施例是基于方法实施例得到的，具体的说明可以参见 方法实施例部分，此处不再赘述。本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例 的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
[0192]
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布 于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上 述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
[0193]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管 参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然 可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换； 而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和 范围。