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        插電式并聯(lián)混合動力汽車再生制動控制策略

        2017-12-29 00:00:00張佳明
        時代汽車 2017年11期

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

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

        當前,我國面臨比較嚴峻的環(huán)境問題以及能源短缺,因此如何利用新能源,在節(jié)約能源的同時減少環(huán)境污染是當前的研究重點。汽車行業(yè)中電動汽車、混合動力汽車也成為世界關注的焦點。在混合動力汽車中,通常使用再生制動控制技術來提高汽車的節(jié)能效率。在汽車制動時,以電動機替代發(fā)電機,將部分車輛動能轉化為電能,并將這些能量存儲在電池中,能夠有效的提高車輛行駛過程中的能量轉換效率。同時,能夠減少剎車時導致的機械磨損?,F(xiàn)階段,再生制動控制技術已經成為電動汽車等電驅動車輛中的主要技術之一,是國內外學者關注的重點。

        1并聯(lián)式混合動力汽車

        插電式并聯(lián)混合動力汽車主要包含兩個驅動部件。汽車可以通過上述兩種途徑進行發(fā)動機驅動或者是電動機驅動,另外,還可以同時使用兩種驅動方式。插電式并聯(lián)混合動力汽車主要由動力電池組、變速器、ISG電機、發(fā)動機等構成,可以通過調節(jié)速比的方式來有效提高能量回收的效率,因此,應用CVT已經成為混合動力汽車傳動技術發(fā)展的主要趨勢。

        2再生制動控制的影策略

        2.1CVT速比控制策略

        對CVT速比進行優(yōu)化主要是以制動系統(tǒng)為基礎,優(yōu)化CVT速比的變化率,限制制動法規(guī)可能會對CVT速比變化產生的影響,同時限制沖擊度可能會對CVT速比變化產生的影響。在混合動力汽車實際的控制過程中,一般會控制對速比變化限制最小的CVT速比:

        ①制動強度z≤0.13,這時候是由電機單獨為汽車提供制動力,對汽車進行再生制動,此時液壓制動不運行。此時,僅僅前軸有制動力,當把1作為制動力分配系數(shù)時,速比變化率應該滿足以下條件:

        ②制動強度0.13PNSA0MhtAjB7R5C0SCkYXQ==候汽車同時進行兩種制動工作,因此,這時候的CVT速比變化率應該滿足優(yōu)化CVT速比的變化率,限制制動法規(guī)可能會對CVT速比變化產生的影響,同時限制沖擊度可能會對CVT速比變化產生的影響,以及CVT系統(tǒng)執(zhí)行機構對CVT速比變化率的限制。即:

        ③制動強度0.7≤z≤1,這時候通常視為汽車的緊急制動狀態(tài),而想要有效確保制動安全,就必須滿足CVT速比要最快達到最大值,不過,CVT系統(tǒng)執(zhí)行機構的速比變化率最大值是2,因此,CVT速比變化就應該滿足以下條件:

        2.2再生制動比例控制策略

        如果汽車制動強度比較低,這時候總制動力矩就應該按照固定比例由兩種制動一起承擔,這兩種制動分別是摩擦制動以及再生制動。如果汽車制動強度比較高,那么再生制動力矩就會達到飽和狀態(tài),這時候就需要應用摩擦制動來增加制動力矩。此種控制策略具體如圖1所示。

        對于原車上控制摩擦制動系統(tǒng)的結構以及轉矩可以基本保持不變,但是可以對再生制動轉矩通過控制制動踏板的輸入信號來進行。其再生制動比例公式為:k=T/T。

        2.3底層模糊控制策略

        電制動以及機械制動兩種方式構成后軸制動力,對后軸總之動力進行確定,之后以此為依據(jù),對電制動分配系數(shù)β進行確定。對底層控制算法使用“三輸入,一輸出的Mamdani”這種結構的模糊控制器,從而使得后軸制動力對電制動以及機械制動進行二次分配的實現(xiàn),關于三個模糊輸入就是車速、汽車制動強度、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。

        當車速比較低時,因為此時只能夠使用很小的制動功率,因此,想要在停車時達到比較平穩(wěn)的制動效果,此時汽車的制動率就需要通過機械制動來進行提供。當車速比較高時,這時候電極轉速也相對較高,這種情況下就應該盡量使用電制動。不過由于能夠使用的電機力矩有限,因此應該參考電機及電池的相關工作特性。

        總之,并聯(lián)混合動力汽車就是既可以通過內燃機驅動汽車又可以通過電機驅動汽車,可以充分使用電機的發(fā)電功能對汽車實現(xiàn)再生制動?,F(xiàn)階段,由于我國環(huán)境污染嚴重,能源較為缺乏,因此應該通過對汽車的燃油進行控制、節(jié)約能源,同時減少排放有害物質是當前亟待解決的問題。傳統(tǒng)的汽車主要就是通過摩擦制動來驅動,但是在摩擦過程中轉化的熱能無法回收,只能發(fā)散到環(huán)境中,影響環(huán)境。而插電式并聯(lián)混合動力汽車可以將傳統(tǒng)能量中無法回收的能量進行回收,實現(xiàn)對汽車驅動的在制動。這樣,就能夠降低汽車能耗,改善其經濟性能。

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