混合動(dòng)力汽車復(fù)合電源的再生制動(dòng)控制策略及汽車的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種新能源汽車領(lǐng)域，具體設(shè)及一種混合動(dòng)力汽車復(fù)合電源的再生制 動(dòng)控制策略及汽車。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，W蓄電池-超級(jí)電容復(fù)合電源為儲(chǔ)能系統(tǒng)的混合動(dòng)力汽車再生制動(dòng)能量回 收控制策略的研究相對較少，一般取制動(dòng)強(qiáng)度、蓄電池和超級(jí)電容兩者的荷電狀態(tài)作為汽 車摩擦制動(dòng)力和再生制動(dòng)力分配的因素，摩擦制動(dòng)力主要用于實(shí)施安全制動(dòng)，而再生制動(dòng) 力則用于回收再生制動(dòng)能量。另外，也有學(xué)者根據(jù)車速、蓄電池荷電狀態(tài)和制動(dòng)強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn) 兩種制動(dòng)力的分配，其主要思想還是依據(jù)制動(dòng)強(qiáng)度來進(jìn)行制動(dòng)力的分配，車速和蓄電池荷 電狀態(tài)僅為限制條件。然而影響制動(dòng)力合理分配的因素較多，如車身作用力，道路環(huán)境，車 速W及混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù)等等，因此單純依賴制動(dòng)強(qiáng)度并不能完全將制動(dòng)力進(jìn)行合 理地分配。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種混合動(dòng)力汽車復(fù)合電源的再生制動(dòng)控制策略，克服了 W 制動(dòng)強(qiáng)度作為混合動(dòng)力汽車制動(dòng)力分配因素所帶來的再生制動(dòng)能量回收不充分問題。
[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種再生制動(dòng)控制策略，包括如下步驟:步 驟S1，獲得車輛摩擦制動(dòng)力和再生制動(dòng)力的分配因數(shù)；W及步驟S2,根據(jù)所述分配因數(shù)對車 輛的摩擦制動(dòng)力和再生制動(dòng)力進(jìn)行分配。
[0005] 進(jìn)一步，所述分配因數(shù)包括:車身作用力、蓄電池荷電狀態(tài)和超級(jí)電容荷電狀態(tài)。
[0006] 進(jìn)一步，所述車身作用力的獲得方法包括如下步驟：
[0007] 步驟S11，建立xyzS相坐標(biāo)系，將車身作用力分解為Ξ個(gè)方向的力，目陽x、Fy和Fz; [000引步驟S12,建立車輛在行駛過程中的非對稱車身作用力，即
[0009]
[0010] 式中：Fzn為作用在車身上的力所分解為的車輛在對稱狀態(tài)下沿Z軸方向上的垂直 作用力和不對稱狀態(tài)下由路障產(chǎn)生的僅在Z軸方向的力;kzn為非對稱車身作用力因子;曰1為 沿著x、y和Z方向的加速度;g為重力加速度;Gr為汽車的總重力，包括車身、車架W及裝載在 車輛上的所有設(shè)備;Ge為作用在車身的有效重力，即乘車人員和貨物的重力。
[0011] 進(jìn)一步，所述步驟S2中根據(jù)所述分配因數(shù)對車輛的摩擦制動(dòng)力和再生制動(dòng)力進(jìn)行 分配的方法包括：
[0012] 建立的Ξ輸入兩輸出的模糊邏輯算法，其中
[001 ；3 ]立個(gè)輸入變量，即車身作用力對應(yīng)的模糊子集為Lf，Mf，也;蓄電池荷電狀態(tài)對應(yīng)的 模糊子集為Ls，Ms，也;超級(jí)電容荷電狀態(tài)對應(yīng)的模糊子集為Lu，Mu，化;W及
[0014]兩個(gè)輸出變量，即再生制動(dòng)力分配比對應(yīng)的模糊子集為Lrb，Mrb，也B;摩擦制動(dòng)力分 配比對應(yīng)的模糊子集為Lfb，Mfb，曲B。
[0015]進(jìn)一步，所述模糊邏輯算法包括:再生制動(dòng)力模糊規(guī)則表和摩擦制動(dòng)力模糊規(guī)則 表。
[0016]進(jìn)一步，所述再生制動(dòng)力模糊規(guī)則表包括：
[0017]當(dāng)超級(jí)電容荷電狀態(tài)為Lu時(shí)，再生審喊力分配比如下表所示：
[002引當(dāng)超級(jí)電容荷電狀態(tài)為化時(shí)，摩擦制動(dòng)力分配比如下表所示：
[0029]
[0030] 進(jìn)一步，所述超級(jí)電容的充電優(yōu)先級(jí)高于蓄電池，W及當(dāng)車身作用力逐漸增大時(shí)， 提升摩擦制動(dòng)力分配比，降低再生制動(dòng)力分配比。
[0031] 又一方面，本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用所述的再生制動(dòng)控制策略的復(fù)合電源型混合 動(dòng)力汽車。
[0032] 本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的再生制動(dòng)控制策略克服W制動(dòng)強(qiáng)度作為混合動(dòng)力 汽車制動(dòng)力分配因素所帶來的再生制動(dòng)能量回收不充分問題，即通過重新確定相應(yīng)分配因 數(shù)，而對摩擦制動(dòng)力和再生制動(dòng)力進(jìn)行重新分配；同時(shí)考慮W蓄電池和超級(jí)電容復(fù)合電源 為儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全充電條件;并且本再生制動(dòng)控制策略不僅能最大限度地回收再生制動(dòng)能 量，充分發(fā)揮復(fù)合電源中蓄電池能量密度大和超級(jí)電容功率密度大的優(yōu)勢，同時(shí)保證汽車 的安全制動(dòng)。
【附圖說明】
[0033] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0034] 圖1是W復(fù)合電源為儲(chǔ)能系統(tǒng)的混合動(dòng)力汽車再生制動(dòng)原理圖。
[0035] 圖2是再生制動(dòng)巧制策略的流程圖；
[0036] 圖3是車身作用力分解圖；
[0037] 圖4(a)、圖4(b)、圖4(c)分別是模糊邏輯算法的Ξ輸入變量隸屬度函數(shù)圖；
[0038] 圖5(a)、圖5(b)分別是模糊邏輯算法的兩輸出變量隸屬度函數(shù)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。運(yùn)些附圖均為簡化的示意圖，僅W 示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
[0040] 如圖1所示，復(fù)合電源型混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力系統(tǒng)主要包括:蓄電池、超級(jí)電容、傳 動(dòng)系統(tǒng)和電機(jī)及控制器;其中由蓄電池、超級(jí)電容和DC/DC變換器組成的復(fù)合電源是整個(gè)動(dòng) 力系統(tǒng)的核屯、；電機(jī)及其控制器可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)和發(fā)電兩個(gè)功能，電動(dòng)狀態(tài)下電機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車運(yùn) 行，而在發(fā)電狀態(tài)下可實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)能量的回收利用；傳動(dòng)系統(tǒng)的主要作用是根據(jù)不同工 況的需求實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和車速的合理配置。復(fù)合電源型混合動(dòng)力汽車的再生制動(dòng)原理是： 車輛在制動(dòng)過程中將行駛的慣性能量通過驅(qū)動(dòng)輪和傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞給電機(jī)，使得電機(jī)工作在 發(fā)電狀態(tài)，再通過控制器給復(fù)合電源充電；另外，電機(jī)在發(fā)電過程中的制動(dòng)力矩同樣可W通 過傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞給驅(qū)動(dòng)輪，使其實(shí)施摩擦制動(dòng)，產(chǎn)生制動(dòng)力矩和制動(dòng)力。
[0041] 實(shí)施例1
[0042] 如圖2所示，在上述復(fù)合電源型混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提供了 一種再生制動(dòng)控制策略，包括如下步驟：
[0043] 步驟S1，獲得車輛摩擦制動(dòng)力和再生制動(dòng)力的分配因數(shù)；W及
[0044] 步驟S2,根據(jù)所述分配因數(shù)對車輛的摩擦制動(dòng)力和再生制動(dòng)力進(jìn)行分配。
[0045] 具體的，所述分配因數(shù)包括:車身作用力、蓄電池荷電狀態(tài)和超級(jí)電容荷電狀態(tài)。
[0046] 關(guān)于車身作用力，如圖3所示，混合動(dòng)力汽車的車身作用力沿著xyzS相坐標(biāo)系可 分解為Ξ個(gè)力即Fx、Fy和Fz(步驟S11)。汽車在行駛過程中，車身作用力可表示為：
[0047]
(1)
[004引式（1)中，與· '定義為x、y和ζΞ個(gè)方向的作用力因子;ai為沿著x、y和Z方向的加 速度;g為重力加速度;(ir為汽車的總重力，包括車身、車架W及裝載在車輛上的所有設(shè)備;Ge 為作用在車身的有效重力，即乘車人員和貨物的重力。
[0049] 車身作用力因子與Ξ個(gè)因素相關(guān)，即道路環(huán)境、車速和汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù)，運(yùn)Ξ者之 間錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系使得車身作用力很難用精確的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述。因此，對車身作用力 分析時(shí)往往根據(jù)路面情況采用一些理論與經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的半理論半經(jīng)驗(yàn)值。
[0050] 當(dāng)汽車在平滑路面上行駛，或者車輛前后輪同時(shí)行駛過相同高度的凸起路面和坑 法地帶時(shí)，由于此時(shí)汽車左右結(jié)構(gòu)對稱，因此只會(huì)產(chǎn)生Z軸方向的對稱垂直作用力Fzs :
[0化1] Fzs=kzs Σ G (2)
[0052]
煤
[005引其中，kzs為對稱垂直車身作用力因子;Cl和C2分別表示汽車懸架與其輪胎的合成 剛度(N/mm);
[0054] Ci = CtiCsi/(Cti+Csi) (4)
[005引 C2 = Ct2Cs2/(Ct2+Cs2) (5)
[0056] 式(4)和式(5)中，Cti、Ct2為前后輪胎的剛度，而Csi和Cs2則分別表示前后懸架的剛 度;Ga為汽車自身所受的重力;h為道路障礙的高度，通常情況下對于混合動(dòng)力轎車和客車h =80mm，而對于混合動(dòng)力貨車h = 100mm; Va為汽車的行駛車速，λ表示車速的經(jīng)驗(yàn)權(quán)值，一般 取100(Kkm/h)2。由此可見，不同車型的對稱垂直車身作用力因子必然不同，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)， 對于混合動(dòng)力轎車或者客車kzs = 2.0~2.5,貨車kzs = 2.5~3.0,越野車kzs = 3.5~4.0。
[0057] 然而當(dāng)混合動(dòng)力汽車的前后輪分別在不同時(shí)間點(diǎn)駛過某一障礙物時(shí)，運(yùn)使得汽車 的前輪和后輪出現(xiàn)一個(gè)高度差A(yù)h,此時(shí)汽車的左右結(jié)構(gòu)處于不對稱狀態(tài)，作用在車身上的 力可分解為汽車在對稱狀態(tài)下沿Z軸方向上的垂直作用力和不對稱狀態(tài)下由路障產(chǎn)生的僅 在Z軸方向的力Fzn，F(xiàn)zn可表示為：
[0化引 Fzn=kznZG (6)
[0059] 式(6)中，kzn為非對稱車身作用力因子，同樣不同車型kzn的取值也不同，混合動(dòng)力 轎車和客車kzn= 1.3，貨車kzn= 1.5，越野車kzn