本發(fā)明屬于混合動力汽車領域，具體涉及一種混合動力車在并聯(lián)模式下的能量回收方法。

背景技術：

隨著社會的發(fā)展，能源短缺，環(huán)境污染等問題日益加劇，而傳統(tǒng)燃油汽車內(nèi)燃機效率低下，數(shù)量龐大，造成能源浪費且廢氣排放污染嚴重。為降低環(huán)境污染以及能源消耗，目前主要從以下兩點解決，一是提高發(fā)動機效率，二是利用新能源代替礦物燃料，混合動力車，燃料電池車，純電動車屬于新能源汽車。混合動力車是研究的主要方向、技術相對成熟，混合動力車的能量回收是混合動力車技術的組成部分。

針對混合動力車在并聯(lián)模式下的能量回收方法，關鍵在于利用電機實施大部分制動力以完成能量回收，因此需考慮如下幾個因素：第一是滿足汽車制動力需求，確保汽車安全行駛；第二是確定再生制動和機械制動的比例關系，達到能量回收最大；第三是在能量回收過程須確保soc穩(wěn)定在其正常工作區(qū)間，不能超過soc門限值。

中國專利文獻cn105774564a于2016年7月20日公開了一種混合動力車能量回饋的方法，該方法包括：獲取當前制動踏板開度值以及當前車速，建立由制動踏板開度值和車速值確定的制動能量回饋扭矩值的二維映射關系；根據(jù)當前制動踏板開度以及當前車速所確定的制動能量回饋扭矩值，獲取電池最大充電功率，根據(jù)所述電池最大充電功率和所述制動能量回饋扭矩值得到制動能量回饋扭矩需求值。根據(jù)所述制動能量回饋扭矩需求值以及車輛當前工作模式，進行制動能量回饋，當車輛處于純電動模式時，發(fā)動機與驅(qū)動電機之間的離合器閉合，通過驅(qū)動電機和發(fā)電機進行能量回饋；當前車輛處于串聯(lián)模式，則分離發(fā)電機與發(fā)動機之間的離合器，并保持發(fā)電機與驅(qū)動電機之間的離合器的分離狀態(tài),通過驅(qū)動電機進行制動能量回饋；當前車輛處于并聯(lián)模式，則分離發(fā)電機與發(fā)動機之間的離合器，并保持發(fā)電機與驅(qū)動電機之間的離合器的閉合狀態(tài)，通過驅(qū)動電機和發(fā)電機進行制動能量回饋。如果制動能量回饋扭矩需求值小于驅(qū)動電機高效運轉(zhuǎn)對應的扭矩范圍的最大值，則將所述制動能量回饋扭矩需求值分配給驅(qū)動電機；如果制動能量回饋扭矩需求值可以同時滿足驅(qū)動電機和發(fā)電機高效運轉(zhuǎn)對應的扭矩范圍，則為所述驅(qū)動電機和發(fā)電機分別分配其高效運轉(zhuǎn)對應的扭矩值，否則，為所述驅(qū)動電機分配高效運轉(zhuǎn)對應的扭矩范圍的上限值，剩余的扭矩值分配給所述發(fā)電機。

該方法是從傳統(tǒng)的基于規(guī)則的控制方法進行能量回收，能夠提升汽車的續(xù)航能力，降低能量消耗，其缺點是：基于規(guī)則的控制方法適應性和魯棒性較差，造成對汽車能量回收的實時控制較差。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明所要解決的技術問題就是提供一種基于模糊控制的并聯(lián)式混合動力車的能量回收方法，它能實現(xiàn)混合動力車的能量實時回收，增大適應性和控制的魯棒性。

本發(fā)明所要解決的技術問題是通過這樣的技術方案實現(xiàn)的，它包括以下步驟：

步驟1、確定汽車的制動需求轉(zhuǎn)矩t0；

步驟2、通過模糊控制的推理，確定制動轉(zhuǎn)矩分配比例因素q，獲得再生制動轉(zhuǎn)矩t1和機械制動轉(zhuǎn)矩t2；

選取車速、電池soc和制動需求轉(zhuǎn)矩t0構成模糊控制推理的輸入，以制動轉(zhuǎn)矩分配比例因素q作為模糊控制推理的輸出，經(jīng)過制動轉(zhuǎn)矩分配計算和轉(zhuǎn)矩限制后，則獲得再生制動轉(zhuǎn)矩和機械制動轉(zhuǎn)矩；

步驟3、選定制動轉(zhuǎn)矩：

1）、當制動踏板開度＞制動踏板開度門限值時，t0=t1+t2；

2）、當制動踏板開度≤制動踏板開度門限值時：

（1）、當soc＞soc門限值時，t0=t2；

（2）、當soc≤soc門限值時：t0=t1；或者t1=t1max，t0=t1+t2，t1max為再生制動最大輸出轉(zhuǎn)矩；

3）、制動踏板開度=0時，t0=t1=t2=0。

上述步驟3的制動踏板開度門限值為開度的80%；soc門限值為電池電量的70%。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的技術效果是：

由于混合動力汽車控制系統(tǒng)是一個高度非線性，不可微的時變系統(tǒng)，現(xiàn)有的基于規(guī)則的控制方法雖結構簡單容易實現(xiàn)，但其數(shù)學模型建立上忽略因素較多且魯棒性和適應性較差，造成對時變系統(tǒng)的實時控制較差。因此，本發(fā)明采用模糊控制方法，模糊控制具有良好的實時性和魯棒性而且規(guī)避精確的數(shù)學模型，解決現(xiàn)有規(guī)則的控制方法存在的問題。

附圖說明

本發(fā)明的附圖說明如下：

圖1為本發(fā)明步驟1中的制動板開度與制動減速度關系圖；

圖2為本發(fā)明步驟2中的模糊控制隸屬度函數(shù)；

圖3為本發(fā)明步驟3中的制動轉(zhuǎn)矩抉擇過程圖；

圖4為本發(fā)明的能量回收系統(tǒng)結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明：

本發(fā)明包括以下步驟：

步驟1、確定汽車的制動需求轉(zhuǎn)矩t0；

根據(jù)清華大學碩士論文“輕度混合動力電動汽車制動能量回收控制策略仿真”，李蓬，2005年記載了制動板開度與制動減速度關系，如圖1所示，制動板開度是指制動板偏移量與制動板全開偏移量之比。根據(jù)駕駛員制動意圖，即制動板開度可確定汽車制動減速度，根據(jù)書籍“車輛能量管理：建模、控制與優(yōu)化”，張希、米春亭，第73-82頁，則可計算出制動需求轉(zhuǎn)矩t0。

步驟2、通過模糊控制的推理，確定制動轉(zhuǎn)矩分配比例因素q，獲得再生制動轉(zhuǎn)矩t1和機械制動轉(zhuǎn)矩t2；

選取工況車速（該車速是指在車輛制動時的車速），由車速間接反映汽車制動情況，再選取電池soc和制動需求轉(zhuǎn)矩t0構成模糊控制推理的輸入，以制動轉(zhuǎn)矩分配比例因素q作為模糊控制推理的輸出，經(jīng)過制動轉(zhuǎn)矩分配計算和轉(zhuǎn)矩限制后，則獲得再生制動轉(zhuǎn)矩和機械制動轉(zhuǎn)矩；

模糊控制的推理步驟為：

（1）、數(shù)據(jù)實際輸入，數(shù)據(jù)包括制動需求轉(zhuǎn)矩t0、車速和電池soc；

（2）、模糊化過程：將輸入值匹配為語言值，形成實際輸入與隸屬度函數(shù)的二維映射；即將實際輸入量量化到隸屬度函數(shù)橫坐標范圍，以車速為例，將最大車速量化為隸屬度函數(shù)橫坐標最大值，即1；最小車速量化為隸屬度函數(shù)橫坐標最小值，即0；區(qū)間數(shù)值對應隸屬度函數(shù)區(qū)間數(shù)值。

（3）、模糊推理決策：包含隸屬度函數(shù)和規(guī)則庫；

隸屬度函數(shù)劃分數(shù)值區(qū)間為幾個不同的語言區(qū)間，圖2分別表達了制動需求轉(zhuǎn)矩t0、車速、電池soc和制動轉(zhuǎn)矩分配比例因素q的隸屬度函數(shù)，圖2中：

對制動需求轉(zhuǎn)矩t0：h表示制動需求轉(zhuǎn)矩大；m表示制動轉(zhuǎn)矩需求適中；l表示制動需求轉(zhuǎn)矩??；

對車速：ll表示車速很慢；l表示車速較慢；m表示車速適中；h表示車速較快；hh表示車速很快；

對soc：ll表示soc值很??；l表示soc值較小；m表示soc值適中；h表示soc值較大；hh表示soc值很大；

分配比例因素q：ll表示分配比例參數(shù)很??；l表示分配比例參數(shù)較小；m表示分配比例參數(shù)適中；h表示分配比例參數(shù)較大；hh表示分配比例參數(shù)很大。

規(guī)則庫是通過模糊規(guī)則語言，確定輸入和輸出的關系，規(guī)則庫表示為：

if(requiredtorqueisl)and(speedisll)and(socisll)then(qisll)。

本步驟的規(guī)則庫如下表：

（4）、反模糊化是模糊化的逆過程，利用重心法解模糊化，將語言值通過隸屬度函數(shù)反映射轉(zhuǎn)化為實際值；

重心法解模糊化：求取推理結果面積的重心作為輸出實際值；

（5）、實際輸出為模糊控制的推理輸出，獲得制動轉(zhuǎn)矩分配比例因素q。

制動轉(zhuǎn)矩分配計算

制動轉(zhuǎn)矩分配是根據(jù)模糊控制推理輸出的制動轉(zhuǎn)矩分配比例因素q，計算出再生制動轉(zhuǎn)矩和機械制動轉(zhuǎn)矩：

t2=qt0

t1=t0-t2（1）

式（1）中，t0為制動需求轉(zhuǎn)矩，t1為再生制動轉(zhuǎn)矩，t2為機械制動轉(zhuǎn)矩。

計算得到再生制動轉(zhuǎn)矩t1和機械制動轉(zhuǎn)矩t2，下一步進入轉(zhuǎn)矩限制步驟：

轉(zhuǎn)矩限制步驟是確保再生制動轉(zhuǎn)矩和機械制動轉(zhuǎn)矩不大于其對應的最大轉(zhuǎn)矩：

t1≤t1max

t2≤t2max（2）

式（2）中t1max為再生制動最大輸出轉(zhuǎn)矩，t2max為機械制動最大輸出轉(zhuǎn)矩。

對于一個設計完成的車型，在電機選型和機械制動系統(tǒng)確定后，就可得到t1max和t2max。

需要說明的是：在汽車控制系統(tǒng)設計時制動需求轉(zhuǎn)矩t0必須小于再生制動最大輸出轉(zhuǎn)矩與機械制動最大輸出轉(zhuǎn)矩之和，否則汽車會無法完成駕駛員的制動指令，無法保證汽車的行駛安全。

t0≤t1max+t2max（3）

步驟3、如圖3所示，選定制動轉(zhuǎn)矩：

1、當制動踏板開度＞開度門限值時

此時為緊急制動，需滿足汽車制動轉(zhuǎn)矩的需求以保證汽車行駛安全，不考慮能量回收?？杀磉_為：

t0=t1+t2（4）

當制動踏板開度≤開度門限值時：

2、當soc＞soc門限值時

此時電池soc過高，超過正常工作范圍，此時若采用再生制動方式制動，會造成電池soc繼續(xù)增大，影響電池壽命。因此，此時采用機械制動單獨工作（q=0）?？杀磉_為：

t0=t2（5）

當soc≤soc門限值時：

若再生制動轉(zhuǎn)矩＞制動需求轉(zhuǎn)矩，則再生制動輸出全部制動轉(zhuǎn)矩（q=1）?？杀磉_為：

t0=t1（6）

若再生制動＜制動需求轉(zhuǎn)矩，則再生制動輸出最大轉(zhuǎn)矩，機械制動輸出剩余轉(zhuǎn)矩?？杀磉_為：

t0=t1+t2

t1=t1max（7）

3、當制動踏板開度=0時

此時駕駛員沒有發(fā)出制動指令，制動需求轉(zhuǎn)矩為0，再生制動和機械制動均不工作，不進行能量回收，可具體表示為：

t0=t1=t2=0（8）

在本方明的上述方法中，soc門限值為電池電量的70%。

在本方明的上述方法中，制動踏板開度門限值為開度的80%。

本發(fā)明的能量回收系統(tǒng)結構如圖4所示，hcu為混合動力汽車控制單元，基于can通信接受車速，制動需求轉(zhuǎn)矩和電池soc當前狀態(tài)信號。將模糊控制器嵌入hcu中作為實時控制策略，通過模糊控制器采集的輸入信號，經(jīng)過計算確定模糊控制器輸出：制動轉(zhuǎn)矩分配比例因素q并將其輸出制動轉(zhuǎn)矩分配器模塊。通過制動轉(zhuǎn)矩分配器將輸出轉(zhuǎn)矩分配比例因素q解模糊化，則可得到再生制動需求轉(zhuǎn)矩和機械制動需求轉(zhuǎn)矩的實際值。然后將電機需求轉(zhuǎn)矩實際值的信號輸入電機控制器，通過電機控制器輸出控制信號控制電機輸出相應轉(zhuǎn)矩。電機轉(zhuǎn)矩此通過變速器、主減速器、差速器作用于汽車動力系統(tǒng)進行汽車制動，同時電機輸出負轉(zhuǎn)矩經(jīng)過dc/dc，dc/ac對電池進行充電。而機械制動轉(zhuǎn)矩通過機械制動裝置作用于汽車動力系統(tǒng)。

本發(fā)明可以實現(xiàn)對并聯(lián)模式下的混合動力車進行能量回收，滿足汽車行駛安全的前提下，運用模糊控制方法，可以避免精確的數(shù)學表達，只需將各個變量在劃分范圍內(nèi)考慮，提升系統(tǒng)魯棒性和實時性，因此相較于現(xiàn)在的基于規(guī)則的控制方法，本方法能實時穩(wěn)定的對電機進行控制，使再生制動輸出更多轉(zhuǎn)矩，回收更多能量，提升能量利用率。