插電式并聯(lián)混合動(dòng)力汽車再生制動(dòng)控制策略

摘要：現(xiàn)如今，混合動(dòng)力汽車技術(shù)已經(jīng)較為成熟，這是傳統(tǒng)燃油汽車過渡到電動(dòng)汽車的比較良好的方式。與傳統(tǒng)的混合動(dòng)力汽車相比較來說，插電式混合動(dòng)力汽車（PIIEV）更與純電動(dòng)汽車接近，這種汽車可以通過家庭用電進(jìn)行充電使用，可以有效的解決續(xù)航以及充電問題。而且，與傳統(tǒng)混合動(dòng)力汽車相比，這種汽車具有較好的經(jīng)濟(jì)性能，排放性能也比較好，已經(jīng)成為新能源領(lǐng)域中關(guān)注的重點(diǎn)。再生制動(dòng)控制技術(shù)是這種汽車的驅(qū)動(dòng)核心，因此，研究插電式并聯(lián)混合動(dòng)力汽車再生制動(dòng)控制策略具有重要意義。

關(guān)鍵詞：插電式并聯(lián)混合動(dòng)力汽車；再生制動(dòng)；控制策略

當(dāng)前，我國面臨比較嚴(yán)峻的環(huán)境問題以及能源短缺，因此如何利用新能源，在節(jié)約能源的同時(shí)減少環(huán)境污染是當(dāng)前的研究重點(diǎn)。汽車行業(yè)中電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車也成為世界關(guān)注的焦點(diǎn)。在混合動(dòng)力汽車中，通常使用再生制動(dòng)控制技術(shù)來提高汽車的節(jié)能效率。在汽車制動(dòng)時(shí)，以電動(dòng)機(jī)替代發(fā)電機(jī)，將部分車輛動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，并將這些能量存儲(chǔ)在電池中，能夠有效的提高車輛行駛過程中的能量轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)，能夠減少剎車時(shí)導(dǎo)致的機(jī)械磨損?，F(xiàn)階段，再生制動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)成為電動(dòng)汽車等電驅(qū)動(dòng)車輛中的主要技術(shù)之一，是國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的重點(diǎn)。

1并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車

插電式并聯(lián)混合動(dòng)力汽車主要包含兩個(gè)驅(qū)動(dòng)部件。汽車可以通過上述兩種途徑進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)或者是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，另外，還可以同時(shí)使用兩種驅(qū)動(dòng)方式。插電式并聯(lián)混合動(dòng)力汽車主要由動(dòng)力電池組、變速器、ISG電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等構(gòu)成，可以通過調(diào)節(jié)速比的方式來有效提高能量回收的效率，因此，應(yīng)用CVT已經(jīng)成為混合動(dòng)力汽車傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展的主要趨勢。

2再生制動(dòng)控制的影策略

2.1CVT速比控制策略

對(duì)CVT速比進(jìn)行優(yōu)化主要是以制動(dòng)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，優(yōu)化CVT速比的變化率，限制制動(dòng)法規(guī)可能會(huì)對(duì)CVT速比變化產(chǎn)生的影響，同時(shí)限制沖擊度可能會(huì)對(duì)CVT速比變化產(chǎn)生的影響。在混合動(dòng)力汽車實(shí)際的控制過程中，一般會(huì)控制對(duì)速比變化限制最小的CVT速比：

①制動(dòng)強(qiáng)度z≤0.13，這時(shí)候是由電機(jī)單獨(dú)為汽車提供制動(dòng)力，對(duì)汽車進(jìn)行再生制動(dòng)，此時(shí)液壓制動(dòng)不運(yùn)行。此時(shí)，僅僅前軸有制動(dòng)力，當(dāng)把1作為制動(dòng)力分配系數(shù)時(shí)，速比變化率應(yīng)該滿足以下條件：

②制動(dòng)強(qiáng)度0.13PNSA0MhtAjB7R5C0SCkYXQ==候汽車同時(shí)進(jìn)行兩種制動(dòng)工作，因此，這時(shí)候的CVT速比變化率應(yīng)該滿足優(yōu)化CVT速比的變化率，限制制動(dòng)法規(guī)可能會(huì)對(duì)CVT速比變化產(chǎn)生的影響，同時(shí)限制沖擊度可能會(huì)對(duì)CVT速比變化產(chǎn)生的影響，以及CVT系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)CVT速比變化率的限制。即：

③制動(dòng)強(qiáng)度0.7≤z≤1，這時(shí)候通常視為汽車的緊急制動(dòng)狀態(tài)，而想要有效確保制動(dòng)安全，就必須滿足CVT速比要最快達(dá)到最大值，不過，CVT系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速比變化率最大值是2，因此，CVT速比變化就應(yīng)該滿足以下條件：

2.2再生制動(dòng)比例控制策略

如果汽車制動(dòng)強(qiáng)度比較低，這時(shí)候總制動(dòng)力矩就應(yīng)該按照固定比例由兩種制動(dòng)一起承擔(dān)，這兩種制動(dòng)分別是摩擦制動(dòng)以及再生制動(dòng)。如果汽車制動(dòng)強(qiáng)度比較高，那么再生制動(dòng)力矩就會(huì)達(dá)到飽和狀態(tài)，這時(shí)候就需要應(yīng)用摩擦制動(dòng)來增加制動(dòng)力矩。此種控制策略具體如圖1所示。

對(duì)于原車上控制摩擦制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及轉(zhuǎn)矩可以基本保持不變，但是可以對(duì)再生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩通過控制制動(dòng)踏板的輸入信號(hào)來進(jìn)行。其再生制動(dòng)比例公式為：k=T/T。

2.3底層模糊控制策略

電制動(dòng)以及機(jī)械制動(dòng)兩種方式構(gòu)成后軸制動(dòng)力，對(duì)后軸總之動(dòng)力進(jìn)行確定，之后以此為依據(jù)，對(duì)電制動(dòng)分配系數(shù)β進(jìn)行確定。對(duì)底層控制算法使用“三輸入，一輸出的Mamdani”這種結(jié)構(gòu)的模糊控制器，從而使得后軸制動(dòng)力對(duì)電制動(dòng)以及機(jī)械制動(dòng)進(jìn)行二次分配的實(shí)現(xiàn)，關(guān)于三個(gè)模糊輸入就是車速、汽車制動(dòng)強(qiáng)度、電池SoC，一輸出就是分配系數(shù)β。模糊變量隸屬度函數(shù)圖如圖2所示。

當(dāng)車速比較低時(shí)，因?yàn)榇藭r(shí)只能夠使用很小的制動(dòng)功率，因此，想要在停車時(shí)達(dá)到比較平穩(wěn)的制動(dòng)效果，此時(shí)汽車的制動(dòng)率就需要通過機(jī)械制動(dòng)來進(jìn)行提供。當(dāng)車速比較高時(shí)，這時(shí)候電極轉(zhuǎn)速也相對(duì)較高，這種情況下就應(yīng)該盡量使用電制動(dòng)。不過由于能夠使用的電機(jī)力矩有限，因此應(yīng)該參考電機(jī)及電池的相關(guān)工作特性。

總之，并聯(lián)混合動(dòng)力汽車就是既可以通過內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車又可以通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車，可以充分使用電機(jī)的發(fā)電功能對(duì)汽車實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)。現(xiàn)階段，由于我國環(huán)境污染嚴(yán)重，能源較為缺乏，因此應(yīng)該通過對(duì)汽車的燃油進(jìn)行控制、節(jié)約能源，同時(shí)減少排放有害物質(zhì)是當(dāng)前亟待解決的問題。傳統(tǒng)的汽車主要就是通過摩擦制動(dòng)來驅(qū)動(dòng)，但是在摩擦過程中轉(zhuǎn)化的熱能無法回收，只能發(fā)散到環(huán)境中，影響環(huán)境。而插電式并聯(lián)混合動(dòng)力汽車可以將傳統(tǒng)能量中無法回收的能量進(jìn)行回收，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車驅(qū)動(dòng)的在制動(dòng)。這樣，就能夠降低汽車能耗，改善其經(jīng)濟(jì)性能。