一种抑制增程器启停振动的气体力矩补偿主动控制方法技术领域
本发明涉及一种抑制增程器启停振动的方法，尤其是涉及一种抑制增程器启停振
动的气体力矩补偿主动控制方法。
背景技术
增程式电动车，通过在纯电动车的基础上增加发动机来解决电池技术瓶颈而导致
的“里程焦虑问题”。但与此同时，特殊的结构也使增程式电动车面临着前所未有的NVH
(Noise,Vibration and Harshness)挑战。
相较于传统车，增程器电动车会根据不同的路况，更为频繁的启停增程器，从而减
少油耗和排放。但与此同时，增程器的频繁的启停会产生振动，容易产生不舒适的驾乘感。
增程器多为发动机，对于发动机而言，气体力矩往往是主要的振动激励源。在启停
工况下，这种周期性变化的波动力矩会大大影响驾驶的舒适性，并可能存在一定安全隐患，
因此需要一种能有效抑制增程器启停振动的方法来解决这一问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种抑制增程器启
停振动的气体力矩补偿主动控制方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种抑制增程器启停振动的气体力矩补偿主动控制方法，该方法具有如下步骤：
(1)获取增程器曲轴角度和进气歧管压力；
(2)根据增程器曲轴角度和进气歧管压力确定气体力矩；
(3)将气体力矩乘以预先设定的补偿系数η得到补偿力矩；
(4)判断增程器曲轴转速是否到达设定的曲轴转速补偿范围，一旦到达，将增程器
给定力矩减去补偿力矩得到实际控制力矩，根据该实际控制力矩控制增程器工作。
步骤(2)具体为：
(201)根据式(1)将增程器曲轴角度θ转化为等效曲轴角度θ'：
θ'＝mod(θ-θ0+θ0′,720°)， (1)
其中，θ0为增程器曲轴启动初始角，θ′0为等效启动初始角，θ′0＝mod(θ0,180°)，
mod为取余运算；
(202)若增程器为启动过程则执行步骤(203)，若增程器为停止过程则执行步骤
(206)；
(203)判断θ'≤360°是否成立，若是执行步骤(204)，否则执行步骤(205)；
(204)根据θ'大小采用下列方式求取气体力矩Tg(θ')：
当时，通过式(2)求取气体力矩Tg(θ')，为进气迟闭角，
当成立，通过式(3)求取气体力矩Tg(θ')，为进气迟闭角，
V(θ'+180°)、V(θ')对应表示增程器曲轴角度为θ'+180°、θ'时压缩行程气缸内的
气体体积，通过式(4)计算：
其中，pm为进气岐管压力，V0为增程器曲轴初始位置时压缩行程气缸的初始体积，κ
为绝热指数，patm为大气压力，d为压缩行程气缸缸径，r为曲柄长度，l为连杆长度，xps为活塞
的位移，cr为压缩比，λ＝r/l，Vic为进气门关闭时压缩行程气缸中气体体积；
(205)采用步骤(204)中式(3)求取气体力矩Tg(θ')；
(206)采用步骤(204)中式(3)求取气体力矩Tg(θ')。
步骤(3)中补偿系数η具体通过如下方式进行获取：
获取增程器额定输出最大力矩Tm_max、增程器启动所需力矩Tm_start以及步骤(2)中
气体力矩的最大值Tg_max，则补偿系数η为：
步骤(4)中曲轴转速补偿范围通过如下方式来获取：
以增程器转轴转速为横坐标，沿轴系方向的隔振率为纵坐标绘制增程器悬置系统
隔振特性曲线，从增程器悬置系统隔振特性曲线中获取沿轴系方向的隔振率值小于设定范
围且不发生抖动部分所对应的曲轴转速范围为曲轴转速补偿范围。
步骤(1)中增程器曲轴角度和进气歧管压力分别通过角度传感器和压力传感器测
量。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明通过对增程器气体力矩进行实时准确的估计，从而在一定的曲轴转速
补偿范围内通过对增程器给定力矩减去补偿力矩得到实际控制力矩，即对增程器给定力矩
施加了一定的反向补偿力矩，从而减小原先的增程器给定力矩大小，进而减小增程器启停
工况下的振动，抑制效果好；
(2)本发明气体力矩通过具体的计算公式进行估计计算，精度高，提高控制效果；
(3)本发明计算补偿力矩时充分考虑增程器额定输出最大力矩、增程器启动所需
力矩以及气体力矩的最大值，从而使得补偿力矩不会过大也不会过小，提高控制效果；
(4)本发明在进行增程器给定力矩补偿时通过绘制增程器悬置系统隔振特性曲线
来确定曲轴转速补偿范围，避免了轴系共振，使得增程器启停振动抑制效果好；
(5)本发明方法简单、便于实现。
附图说明
图1为本发明抑制增程器启停振动的气体力矩补偿主动控制方法的结构框图；
图2为本发明气体力矩仿真值与估计值的对比图；
图3为本实施例绘制的增程器悬置系统隔振特性曲线；
图4采用本发明方法增程器启动阶段控制效果对比图；
图5是采用本发明方法增程器停机阶段控制效果对比图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种抑制增程器启停振动的气体力矩补偿主动控制方法，该方法具有
如下步骤：
(1)获取增程器曲轴角度和进气歧管压力，分别通过角度传感器和压力传感器进
行测量获取；
(2)根据增程器曲轴角度和进气歧管压力确定气体力矩，即图1中的气体力矩估
计；
(3)将气体力矩乘以预先设定的补偿系数η得到补偿力矩；
(4)判断增程器曲轴转速是否到达设定的曲轴转速补偿范围，一旦到达，将增程器
给定力矩减去补偿力矩得到实际控制力矩，根据该实际控制力矩控制增程器工作，其中增
程器给定力矩为图1中的Tmg，实际控制力矩为图1中的
步骤(2)具体为：
(201)根据式(1)将增程器曲轴角度θ转化为等效曲轴角度θ'：
θ'＝mod(θ-θ0+θ′0,720°)， (1)
其中，θ0为增程器曲轴启动初始角，θ′0为等效启动初始角，θ′0＝mod(θ0,180°)，
mod为取余运算；
(202)若增程器为启动过程则执行步骤(203)，若增程器为停止过程则执行步骤
(206)；
(203)判断θ'≤360°是否成立，若是执行步骤(204)，否则执行步骤(205)；
(204)根据θ'大小采用下列方式求取气体力矩Tg(θ')：
当时，通过式(2)求取气体力矩Tg(θ')，为进气迟闭角，
当成立，通过式(3)求取气体力矩Tg(θ')，为进气迟闭角，
V(θ'+180°)、V(θ')对应表示增程器曲轴角度为θ'+180°、θ'时压缩行程气缸内的
气体体积，通过式(4)计算：
其中，pm为进气岐管压力，V0为增程器曲轴初始位置时压缩行程气缸的初始体积，κ
为绝热指数，patm为大气压力，d为压缩行程气缸缸径，r为曲柄长度，l为连杆长度，xps为活塞
的位移，cr为压缩比，λ＝r/l，Vic为进气门关闭时压缩行程气缸中气体体积；
(205)采用步骤(204)中式(3)求取气体力矩Tg(θ')；
(206)采用步骤(204)中式(3)求取气体力矩Tg(θ')。
图2所示为增程器启动时气体力矩仿真值与估计值的对比图，从图中可以看出，采
用上述方法对气体力矩进行估计，其结果准确。
步骤(3)中补偿系数η具体通过如下方式进行获取：
获取增程器额定输出最大力矩Tm_max、增程器启动所需力矩Tm_start以及步骤(2)中
气体力矩的最大值Tg_max，则补偿系数η为：
步骤(4)中曲轴转速补偿范围通过如下方式来获取：
为避免轴系共振，以增程器转轴转速为横坐标，沿轴系方向的隔振率为纵坐标绘
制增程器悬置系统隔振特性曲线，从增程器悬置系统隔振特性曲线中获取沿轴系方向的隔
振率值小于设定范围且不发生抖动部分所对应的曲轴转速范围为曲轴转速补偿范围，图3
为本实施例绘制的增程器悬置系统隔振特性曲线，图中从箭头位置向后即为选取的曲轴转
速补偿范围。
图4为增程器启动阶段控制效果图，图5为增程器停机阶段控制效果图，两图中均
给出了采用本发明控制方法前悬置对车身的x向激励以及采用本发明控制方法后悬置对车
身的x向激励，采用本发明控制方法前悬置对车身的x向激励明显减小，从而本发明方法可
以有效解决增程器启停阶段的振动问题。