油電混合動力汽車制動方法的研究

王媛波，胡巧言，王鶴澄

沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車分院，遼寧沈陽　110016

油電混合動力汽車制動方法的研究

王媛波，胡巧言，王鶴澄

沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車分院，遼寧沈陽110016

新能源汽車是目前汽車發(fā)展的一個新領(lǐng)域，其目的是為了節(jié)約不可再生資源和減少大氣污染，目前油電混合動力汽車的開發(fā)與生產(chǎn)已成為能源汽車的發(fā)展重點。本文著眼點在油電混合動力汽車的制動能源的回收與利用，其加大了油電混合動力汽車在能源再利用方面的力度，使整車的能耗更低，污染更少。本文采用模糊控制理論根據(jù)車速與制動要求合理分配機械制動與再生制動比例，以實現(xiàn)在汽車制動時合理兼顧制動可靠性與制動能源的回收2方面要求。

油電混合動力汽車；再生制動；模糊控制

隨著能源危機加劇與地球環(huán)境的惡化，作為耗能大戶的汽車近年來生產(chǎn)量與普及率都在大增，生產(chǎn)出更節(jié)能的油電混合汽車就成為汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢。一方面油電混合動力汽車可采用多動力驅(qū)動，減少汽油的消耗與其產(chǎn)生的污染；另一方面可實現(xiàn)能量流的多樣化回收，實現(xiàn)能量的再利用。本文將以混合動力汽車為背景，重點介紹制動能量回收的方案，包括如何進(jìn)行電制動和機械制動的分配問題，并采用模糊控制方法的實現(xiàn)。

1　制動方案簡介

汽車節(jié)能降耗的一個重要方面就是制動能量的回收，而制動對整車的安全性起著至關(guān)重要的作用，如何兼顧二者是車輛控制研究的重要課題。

傳統(tǒng)汽車的制動靠磨擦實現(xiàn)其制動，產(chǎn)生的熱能無法回收，損耗很大。油電混合動力汽車能夠節(jié)能的原因之一就是在于其制動時采用再生制動，而再生的電能又可再次用于汽車的驅(qū)動。此方法之所以被提上日程便是因為電機的可逆性，即電機既可做電動機使用將電能轉(zhuǎn)化為機械能，又可做發(fā)電機使用將機械能轉(zhuǎn)化為電能。目前的研究還處于探索階段，下面將其可能性做以分析。

2　制動方案確定

據(jù)相關(guān)研究在城市公路中車輛頻繁制動時理論可回收的慣性能量約48%，考慮回收的能量沒經(jīng)過一個部件，就有一定能量的損耗，在不損害電池的前提下，最終只有輪胎處5%的制動能量能回饋到電池處，因此提高回收能量能力，降低能量傳輸損耗，成為目前制動節(jié)能研究的熱點。

考慮到汽車制動的可靠性問題，油電混合動力汽車應(yīng)采用復(fù)合制動方式——再生制動與摩擦制動相結(jié)合的方法。兩種制動在整個制動過程中應(yīng)合理分配，其整個制動系統(tǒng)可以有由3個部分組成：1）輸入部分：制動踏板的行程信號；2）控制部分：利用動力傳動及控制系統(tǒng)實現(xiàn)回饋制動的核心部分；3）執(zhí)行機構(gòu)：摩擦制動系統(tǒng)與再生制動系統(tǒng)。

3　制動控制方法

3.1方法的選擇

考慮汽車在城市工況下制動頻繁，制動程度較低的運行特點，設(shè)定當(dāng)較低強度制動時，優(yōu)先采用再生制動；中等強度制動時，采用復(fù)合制動；較高強度制動時，再生制動飽和后的其他制動由摩擦制動全部承擔(dān)。

如何將這幾種制動情況合理安排實現(xiàn)制動過程中能量回收，可以采用模糊邏輯控制為手段。模糊控制的實質(zhì)是一種非線性控制，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化智能電器的控制。

模糊控制的優(yōu)點就是采用語言性控制規(guī)則，設(shè)計中無需精確地數(shù)學(xué)模型——這大大降低了建模的難度與不準(zhǔn)確性，尤其是汽車制動的模型因車而異，更是難以確定，所以采用模糊控制是一種非?？尚械目刂品椒?。

3.2方法的實施

模糊控制的輸入量為車速和制動踏板的行程變化率，所謂的制動踏板的行程變化率即為踩踏制動踏板的速度，它體現(xiàn)了使用者對汽車制動強度的需求[2]。設(shè)定模糊子集為：E（速度）={高，中，低}E（踏板行程變化率）={快，中，慢}

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和理論分析，對車速和制動踏板行程的變化率設(shè)定的隸屬函數(shù)[1]。滑行時模糊控制器采用Sugeno推理，輸出的模糊子集與論域為Mf={T1,T2,T3, T4,T5}=(0.2,0.4,0.6,0.75,1)。為實現(xiàn)整車的安全性與舒適性，并盡可能更多地回收能量，總結(jié)如下的模糊規(guī)則表。

表1　模糊規(guī)則表

由于以前的輸出控制量是個模糊量，而實際控制量為確切量，因此可采用如下公式將模糊控制量轉(zhuǎn)變?yōu)閷?yīng)用電機發(fā)電扭矩T的確切量：

4　結(jié)論

本文討論了再生制動在城市工況下頻繁制動過程中制動能量回收的過程，此方法即可減少機械制動對剎車片的磨損，又可實現(xiàn)制動能量的再利用。文中還利用經(jīng)驗法，依托模糊控制理論為手段，制定了優(yōu)化的制動能量回收策略，該策略合理考慮了機械制動與再生制動的分配，具有一定的可行性。對于該方法的研究在進(jìn)一步使用過程中可因車型而異制定不同的經(jīng)驗隸屬函數(shù)。

［1］馬其貞，基于制動意圖識別的制動能量回收控制算法研究［M］.長春：吉林大學(xué)，2013.

［2］高陽，杜萍.淺談皮卡汽車制動系統(tǒng)匹配設(shè)計［C］//第十屆沈陽科學(xué)學(xué)術(shù)年會論文集（信息科學(xué)與工程技術(shù)分冊），沈陽：沈陽市科學(xué)技術(shù)協(xié)會，2013.

U46

A

1674-6708（2016）166-0161-01

王媛波，講師，沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車分院，研究方向為控制理論與控制工程。胡巧言，沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車分院。王鶴澄，沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車分院。