基于加速踏板行程的再生制动控制策略研究.pdf

汽车工程
2015年(第37卷)第7期
Automotive Engineerig
2015(Vol.37)No.7
2015139
基于加速踏板行程的再生制动控制策略硏究
林程,刘夏红,董爱道
(北京理工大学,电动车辆国家工程实验室,北京100081)
摘要]针对纯电动汽车,提出了基于加速踏板行程的再生制动控制策略。当加速踏板行程超过一定门限值
时,利用模糊控制算法计算出电机再生制动转矩,模拟发动机倒拖制动过程;建立电机和电池等模型,以加速踏板行
程信号为输入条件,对上述控制策略和无发动机倒拖制动的控制策略进行 DSPACE硬件在环对比仿真。结果显示,
采用提出的控制策略后,电机转矩能较好地跟随驶员的操作需求,发动机倒拖制动能回收一定的能量。
关键词:再生制动;加速踏板行程;模糊控制; SPACE硬件在环仿真
A Research on Regenerative Braking Control Strategy
Based on Acceleration Pedal Travel
Lin Cheng, Liu Xiahong Dong Aidao
Beiing instinte of Technology, National Engineering Laboratory for Electric Vehicle, Beijing 100081
Abstract] A regenerative braking control strategy based on accelerator pedal travel is proposed for electric
vehicle. When the accelerator pedal travel exceeds a certain threshold value, the regenerative braking torque of mo-
tor is calculated with fuzzy control algorithm and the process of engine drag braking is simulated. Then the models
for motor and battery are created a DSPACE hardware-in-the-loop comparative simulation is conducted on both the
control strategy proposed and that without engine drag braking with the signal of acceleration pedal travel as input
The results show that with the control strategy proposed, the motor torque can well follow the drivers operation re
quests and the engine drag braking can recover a certain amount of energy
Keywords: regenerative braking; acceleration pedal travel; fuzzy control; DSPACE hardware-in-the
loop simulation
为模拟与传统车辆类似的驾驶感觉,并满足驾驶员
前
在城市工况下松开加速踏板时减速的意愿,本文中
提出基于加速踏板输人的再生制动控制策略,在保
电动汽车和内燃机车辆最大的区别在于动力源证良好驾驶感觉的同时,回收一定制动能量。
由内燃机变为电机,电机不仅能够工作在驱动状态,
也能工作在再生制动状态,回收一部分车辆动能并
模糊控制器设计
延长续驶里程。关于再生制动的已有研究大都采用
操纵制动踏板作为触发并控制电机再生制动转矩的
发动机倒拖制动转矩主要来自于发动机的机械
方式13,对基于加速踏板定义的再生制动的研究损失,而影响发动机机裓损失的因素很多,除转速
相对较少,本文中将针对这一向题进行深人研究。
负荷、润滑油品质和冷却水温等使用因素外,缸内压
传统内燃机车辆驾驶员松开加速踏板时,车辆力、气缸尺寸与数目和大气状态等结构设计参数及
会受到来自内燃机的制动力,即发动机倒拖制动。环境因素也会影响机械效率;但机械效率无法用
*国家自然科学基金(51175043)资助。
原稿收到日期为2013年8月12日,修改稿收到日期为2013年11月7日。
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林程,等:基于加速踏板行程的再生制动控制策略研究
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解析方法准确地求出,即使有一些经验公式,也不可6},模糊子集为{NB,NM,NS,0,PS,PM,PB},其隶
靠;而模糊控制可以在一定程度上应对这种不确定属度函数如图3所示。
性。因此,本文中利用模糊控制针对驾驶员放松加
PM
速踏板的工况,模拟发动机倒拖制动状态。
0.8
1.1模糊控制器的输入/输出变量
??0.6
以加速踏板行程偏移量e(A)=A。-A,和加速度
0.4
踏板行程变化率dd,/dt作为模糊控制器输入,以电
机再生制动转矩变化率0作为输出,数学表达式见
式(1),原理如图1所示。
w=fizzy(e(A), da,/dt)
式中:A。为加速踏板行程;A。为进人再生制动状态
图3电机再生制动转矩变化率隶属度函数
的加速踏板行程门限值。dA,/d大于0表示踩下加1.3控制规则
速踏板,小于0表示松开加速踏板,一定程度上反映
根据实际驾驶经验,本文中模糊控制规则语言
了驾驶员的加速需求。
为:加速踏板行程小于门限值越多,加速踏板行程变
化率绝对值越大,则电机再生制动转矩越大。控制
(A)=Ao-A』模糊量」模糰控」模糊反模糊
电机再生
dapdr化处理制规则「決策化处理
制动转矩
规则如表1所示
变化率w
模糊控制器
表1模糊控制器控制规则
e(A)
图1模糊控制原理框图
0
M
B
VB
1.2模糊变量的论域及其隶属函数
0
0
0
0
隶属度函数曲线形状越尖的模糊子集,其分辨
VS
NB
NM
NS
NS
0
率和灵敏度越高;相反,隶属度函数曲线形状越平
缓,控制特性和稳定性越好。因此,本文中在选择模
0
PS
PS
PM
糊变量隶属度函数时,为达到控制精度高且稳定性
好的控制效果,在误差较大的区域采用低分辨率模
MBB
PS
PM PM
PS
PM「PM
PB
糊集,在误差较小的区域选用较高分辨率的模糊
集
根据上述规则,在 MATLAB中建立模糊控制
(1)把加速踏板行程偏移量e(A)和加速踏板器,反模糊化采用重心法,输出结果如图4所示。
行程变化率dAp/d论域都分为6挡:{0,1,2,3,4
5},描述其语言值的模糊子集为{0,VS,S,M,B
VB},隶属度函数如图2所示。
0.8