一种基于曲轴停机位置控制的增程器启动主动抑振方法技术领域
本发明涉及一种增程器启动抑振方法，尤其是涉及一种基于曲轴停机位置控制的
增程器启动主动抑振方法。
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，增程式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。在增程器启动工况下，会产生振动现象，产生不舒适的驾乘感。因此需要对
增程器启动振动进行抑制。
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基于曲轴停机
位置控制的增程器启动主动抑振方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于曲轴停机位置控制的增程器启动主动抑振方法，该方法为：
(1)确立使得增程器悬置系统对车身激励最小的曲轴启动目标初始角；
(2)设计以曲轴启动目标初始角为终点的曲轴运动目标曲线；
(3)增程器停机过程中控制曲轴按照曲轴运动目标曲线运动至终点，使得下一次
增程器启动时曲轴位于步骤(1)中的曲轴启动目标初始角，增程器悬置系统对车身激励最
小，抑制增程器启动振动。
步骤(1)具体为：
(101)在不同曲轴启动初始角下运行增程器，获取每个曲轴启动初始角下悬置系
统对车身激励峰峰值；
(102)以曲轴启动初始角为横坐标，车身激励峰峰值为纵坐标绘制车身激励峰峰
值曲线；
(103)从车身激励峰峰值曲线中获取车身激励峰峰值最小点对应的曲轴启动初始
角并将其作为曲轴启动目标初始角。
步骤(2)具体为：
(201)以不同的初始速度启动增程器，记录不同初始速度下的曲轴运动曲线，所述
的初始速度为曲轴转角为0°对应的曲轴转速，所述的曲轴运动曲线以曲轴转角为横坐标，
曲轴转速为纵坐标；
(202)从曲轴运动曲线中选取运动终点落在曲轴启动目标初始角正负5°范围内的
曲线作为参考运动曲线，并记录参考运动曲线对应的曲轴初始速度范围[Va，Vb]；
(203)从曲轴初始速度为Vb对应的参考运动曲线中选取曲轴转速为0的点作为中
间参考点；
(204)以参考运动曲线为参考对象，在设定转速范围[0，Vc]内针对不同的运动初
始速度绘制曲轴运动目标曲线，Vc为曲轴转速阈值，具体地：
以曲轴转角为0°对应的点为起始点，各曲轴运动目标曲线从起始点开始经过所述
的中间参考点，最后终点落于所述的曲轴启动目标初始角，且各曲轴运动目标曲线中起始
点到中间参考点之间的曲线渐进曲轴初始速度为Vb对应的参考运动曲线，中间参考点到终
点之间的曲线渐进曲轴初始速度为Va对应的参考运动曲线。
所述的步骤(4)采用串级控制方法控制曲轴按照曲轴运动目标曲线运动至终点。
所述的串级控制方法具体为：
采用双环控制方法，内环为速度环，外环为位置环，所述的速度环采集曲轴实时转
速并反馈至曲轴转速给定输入端，所述的位置环采集曲轴实时转角并反馈至曲轴转角给定
输入端。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)曲轴的启动初始位置对增程器启动时发动机旋转第一周的气体力矩影响很
大，因为启动初始位置决定了发动机第一次压缩、膨胀行程的完整程度，本发明通过寻找曲
轴启动目标初始角使得按此目标初始角增程器悬置系统对车身激励最小，并规划曲轴运动
目标曲线，使得曲轴按此运动目标曲线运动后能够停于上述的启动目标初始角位置，从而
在下一次启动时能够从该启动目标初始角开始，而此曲轴从该目标初始角运动时能够使悬
置系统对车身激励最小，从而有效抑制增程器启动时的振动；
(2)曲轴运动目标曲线的获取以参考运动曲线为参考对象，使得曲轴运动不仅符
合运动规律的同时，而且能够实现不管初始速度大小如何，曲轴最终终点落于启动目标初
始角位置，满足不同初始速度时的增程器启动抑振控制；
(3)本发明串级控制效果好，使得曲轴能够按照曲轴运动目标曲线运动，控制精度
高，提高曲轴运动终点位置的精确度，进而使得下一次增程器启动时振动减小，增程器启动
抑振效果好。
附图说明
图1为本发明基于曲轴停机位置控制的增程器启动主动抑振方法的流程框图；
图2为车身激励峰峰值曲线；
图3为频域坐标系下不同初始速度下的曲轴运动曲线图；
图4为频域坐标系下曲轴运动目标曲线示意图；
图5为频域坐标系下不同初始速度下的曲轴运动目标曲线图；
图6为时域坐标系下不同初始速度下的曲轴运动目标曲线图；
图7为串级控制结构示意图；
图8为增程器停机时刻曲轴运动控制效果对比图；
图9为增程器启动阶段悬置对车身激励的控制效果对比图。
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，一种基于曲轴停机位置控制的增程器启动主动抑振方法，该方法为：
(1)确立使得增程器悬置系统对车身激励最小的曲轴启动目标初始角；
(2)设计以曲轴启动目标初始角为终点的曲轴运动目标曲线；
(3)增程器停机过程中控制曲轴按照曲轴运动目标曲线运动至终点，使得下一次
增程器启动时曲轴位于步骤(1)中的曲轴启动目标初始角，增程器悬置系统对车身激励最
小，抑制增程器启动振动。
步骤(1)具体为：
(101)在不同曲轴启动初始角下运行增程器，获取每个曲轴启动初始角下悬置系
统对车身激励峰峰值；
(102)以曲轴启动初始角为横坐标，车身激励峰峰值为纵坐标绘制车身激励峰峰
值曲线；
(103)从车身激励峰峰值曲线中获取车身激励峰峰值最小点对应的曲轴启动初始
角并将其作为曲轴启动目标初始角。
本实施例中如图2所示为绘制的车身激励峰峰值曲线，图中a点为曲轴启动目标初
始角，圆圈范围内为曲轴启动目标初始角最优范围，即在曲轴启动目标初始角附近设定一
范围内作为曲轴启动目标初始角最优范围，上述目标初始角附近设定一范围具体为曲轴启
动目标初始角正负5°范围内。
步骤(2)具体为：
(201)以不同的初始速度启动增程器，记录不同初始速度下的曲轴运动曲线，所述
的初始速度为曲轴转角为0°对应的曲轴转速，所述的曲轴运动曲线以曲轴转角为横坐标，
曲轴转速为纵坐标；
(202)从曲轴运动曲线中选取运动终点落在曲轴启动目标初始角正负5°范围内的
曲线作为参考运动曲线，并记录参考运动曲线对应的曲轴初始速度范围[Va，Vb]；
(203)从曲轴初始速度为Vb对应的参考运动曲线中选取曲轴转速为0的点作为中
间参考点；
(204)以参考运动曲线为参考对象，在设定转速范围[0，Vc]内针对不同的运动初
始速度绘制曲轴运动目标曲线，Vc为曲轴转速阈值，具体地：
以曲轴转角为0°对应的点为起始点，各曲轴运动目标曲线从起始点开始经过所述
的中间参考点，最后终点落于所述的曲轴启动目标初始角，且各曲轴运动目标曲线中起始
点到中间参考点之间的曲线渐进曲轴初始速度为Vb对应的参考运动曲线，中间参考点到终
点之间的曲线渐进曲轴初始速度为Va对应的参考运动曲线。
图3为本实施例按照上述步骤(201)绘制的曲轴运动曲线图，图中虚线b为曲轴启
动目标初始角对应位置，对曲轴启动目标初始角附近取一定波动范围，得到上述的曲轴启
动目标初始角最优范围，从而得到最优停机位置范围，当转轴初始速度高于Vo时，曲轴不发
生反转，且进入下一个180的初始转速高于0，可将该转速下的曲轴运动转化为转速[0,Vo]
范围内的曲轴运动。进行曲轴目标运动曲线设计时，有如下规则：
(1)为保证控制的可靠性，设置曲轴转速阈值Vc略大于Vo，参阅图4。
(2)不论初始速度是多少，即图4中1点位于何处，所有目标曲线都必须先经过图4
中的2点，图中2点即为上述中间参考点，且渐近初始转速为Vb的曲线。
(3)目标曲轴目标运动曲线停止在3点，且2到3部分渐近初始转速为Va的曲线，曲
轴停止在曲轴启动目标初始角位置，控制结束。
设计曲轴于初始转速为V1、V2、V3、V4、V5时的曲轴运动目标曲线，参阅图5。其他曲
轴初始转速的运动曲线可通过V1、V2、V3、V4、V5对应的曲轴运动目标曲线进行插值获得，初
始转速在V1以下时，均以V1曲线为准。通过对曲线进行积分，可以将其转化至时域曲线，参
阅图6。
所述的步骤(4)采用串级控制方法控制曲轴按照曲轴运动目标曲线运动至终点。
具体地控制框图如图7所示，采用双环控制方法，内环为速度环，外环为位置环，所述的速度
环采集曲轴实时转速并反馈至曲轴转速给定输入端，所述的位置环采集曲轴实时转角并反
馈至曲轴转角给定输入端。位置控制的开环传递函数为：
位置控制的闭环传递函数为：
扰动力矩TN到位置输出的误差传递函数为：
在阶跃扰动力矩作用下，系统的稳态误差为：
所以控制是稳定的。
通过本发明的方法进行控制得到增程器停机时刻曲轴运动控制效果对比图如图8
所示，图中p1为无控制时曲轴停机位置，p2为采用本发明方法后的停机位置，与曲轴目标运
动曲线终点一致。
图9为增程器启动阶段悬置对车身激励的控制效果对比图，图9中y1为无控制时悬
置对车身激励波形，y2为采用本发明方法控制启动初始角时悬置对车身激励波形，y3为曲
轴转速波形。可见无控制时悬置对车身激励波动范围较大，采用本发明方法使得曲轴从曲
轴启动目标初始角运动时悬置对车身激励波动明显减小。