油电混合动力汽车制动方法的研究

王媛波，胡巧言，王鹤澄

沈阳职业技术学院汽车分院，辽宁沈阳　110016

油电混合动力汽车制动方法的研究

王媛波，胡巧言，王鹤澄

沈阳职业技术学院汽车分院，辽宁沈阳110016

新能源汽车是目前汽车发展的一个新领域，其目的是为了节约不可再生资源和减少大气污染，目前油电混合动力汽车的开发与生产已成为能源汽车的发展重点。本文着眼点在油电混合动力汽车的制动能源的回收与利用，其加大了油电混合动力汽车在能源再利用方面的力度，使整车的能耗更低，污染更少。本文采用模糊控制理论根据车速与制动要求合理分配机械制动与再生制动比例，以实现在汽车制动时合理兼顾制动可靠性与制动能源的回收2方面要求。

油电混合动力汽车；再生制动；模糊控制

随着能源危机加剧与地球环境的恶化，作为耗能大户的汽车近年来生产量与普及率都在大增，生产出更节能的油电混合汽车就成为汽车产业发展的趋势。一方面油电混合动力汽车可采用多动力驱动，减少汽油的消耗与其产生的污染；另一方面可实现能量流的多样化回收，实现能量的再利用。本文将以混合动力汽车为背景，重点介绍制动能量回收的方案，包括如何进行电制动和机械制动的分配问题，并采用模糊控制方法的实现。

1　制动方案简介

汽车节能降耗的一个重要方面就是制动能量的回收，而制动对整车的安全性起着至关重要的作用，如何兼顾二者是车辆控制研究的重要课题。

传统汽车的制动靠磨擦实现其制动，产生的热能无法回收，损耗很大。油电混合动力汽车能够节能的原因之一就是在于其制动时采用再生制动，而再生的电能又可再次用于汽车的驱动。此方法之所以被提上日程便是因为电机的可逆性，即电机既可做电动机使用将电能转化为机械能，又可做发电机使用将机械能转化为电能。目前的研究还处于探索阶段，下面将其可能性做以分析。

2　制动方案确定

据相关研究在城市公路中车辆频繁制动时理论可回收的惯性能量约48%，考虑回收的能量没经过一个部件，就有一定能量的损耗，在不损害电池的前提下，最终只有轮胎处5%的制动能量能回馈到电池处，因此提高回收能量能力，降低能量传输损耗，成为目前制动节能研究的热点。

考虑到汽车制动的可靠性问题，油电混合动力汽车应采用复合制动方式——再生制动与摩擦制动相结合的方法。两种制动在整个制动过程中应合理分配，其整个制动系统可以有由3个部分组成：1）输入部分：制动踏板的行程信号；2）控制部分：利用动力传动及控制系统实现回馈制动的核心部分；3）执行机构：摩擦制动系统与再生制动系统。

3　制动控制方法

3.1方法的选择

考虑汽车在城市工况下制动频繁，制动程度较低的运行特点，设定当较低强度制动时，优先采用再生制动；中等强度制动时，采用复合制动；较高强度制动时，再生制动饱和后的其他制动由摩擦制动全部承担。

如何将这几种制动情况合理安排实现制动过程中能量回收，可以采用模糊逻辑控制为手段。模糊控制的实质是一种非线性控制，广泛应用于现代化智能电器的控制。

模糊控制的优点就是采用语言性控制规则，设计中无需精确地数学模型——这大大降低了建模的难度与不准确性，尤其是汽车制动的模型因车而异，更是难以确定，所以采用模糊控制是一种非常可行的控制方法。

3.2方法的实施

模糊控制的输入量为车速和制动踏板的行程变化率，所谓的制动踏板的行程变化率即为踩踏制动踏板的速度，它体现了使用者对汽车制动强度的需求[2]。设定模糊子集为：E（速度）={高，中，低}E（踏板行程变化率）={快，中，慢}

根据实验数据和理论分析，对车速和制动踏板行程的变化率设定的隶属函数[1]。滑行时模糊控制器采用Sugeno推理，输出的模糊子集与论域为Mf={T1,T2,T3, T4,T5}=(0.2,0.4,0.6,0.75,1)。为实现整车的安全性与舒适性，并尽可能更多地回收能量，总结如下的模糊规则表。

表1　模糊规则表

由于以前的输出控制量是个模糊量，而实际控制量为确切量，因此可采用如下公式将模糊控制量转变为对应用电机发电扭矩T的确切量：

4　结论

本文讨论了再生制动在城市工况下频繁制动过程中制动能量回收的过程，此方法即可减少机械制动对刹车片的磨损，又可实现制动能量的再利用。文中还利用经验法，依托模糊控制理论为手段，制定了优化的制动能量回收策略，该策略合理考虑了机械制动与再生制动的分配，具有一定的可行性。对于该方法的研究在进一步使用过程中可因车型而异制定不同的经验隶属函数。

［1］马其贞，基于制动意图识别的制动能量回收控制算法研究［M］.长春：吉林大学，2013.

［2］高阳，杜萍.浅谈皮卡汽车制动系统匹配设计［C］//第十届沈阳科学学术年会论文集（信息科学与工程技术分册），沈阳：沈阳市科学技术协会，2013.

U46

A

1674-6708（2016）166-0161-01

王媛波，讲师，沈阳职业技术学院汽车分院，研究方向为控制理论与控制工程。胡巧言，沈阳职业技术学院汽车分院。王鹤澄，沈阳职业技术学院汽车分院。