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摘要:混合动力电动汽车主要是配备了两种或者两种以上的动力能源,其中一种所配备的动力主要是由电动机提供的。混合动力汽车不但具有传统汽车的优点,同时也具有纯电动汽车的优势。混合动力汽车的电池储存能力比较有限,研发其最为重要的目的是增加燃油利用的经济性,促使能量使用最小,在电池系统中储存更多的制动能量。
关键词:混合动力汽车机电复合制动控制系统研究
在很多文献中都论述了模糊控制传统车辆制动防抱死控制,但是其控制系统主要是针对传统内燃机传动系统以及液压制动系统的汽车。对混合动力汽车机电复合动系统的相关研究比较少。基于此,对混合复合制动控制进行研究,其对于提升汽车的动能利用率,减少其动力损失率具有重要的意义,其有利于改善车辆的制动效果。
1混合动力汽车原理及优点
混合动力汽车三大优点:克服驱动系统中的滚动阻力、克服空气阻力、为诸如交流发电机、动力转向泵和空调之类的附件提供动力。要完成以上工作,发动机需要产生不低于10或20马力的动力。汽车之所以配备100马力(74.6千瓦)或200马力(149.1千瓦)的发动机是为了能够完成静止起动、超车以及爬坡时所需的加速。在我们驾驶的过程中,只有1%的时间要用到最大马力。其余时间我们都是在克服发动机的重量和摩擦力,而这耗费了大量能量。传统的混合动力汽车完全是一种电动汽车。它有一个电动机来为车轮提供动力,还有一些蓄电池来为电机提供电能。此外,还有单独的汽油发动机来为发电机提供动力。这种发动机非常小,大概只能产生约10-20马力的动力。为了获得最大效率,它只以特定速度运行。这种小型高效发动机的作用是在汽车巡航行驶时为其提供足够的动力。加速时,蓄电池为汽车提供所需的额外动力。当汽车减速或静止不动时,蓄电池将处于充电状态。本田Insight试图在上述问题间实现折中,它使用较大的汽油发动机,使其直接连接驱动系统,同时在发动机上连接有较小的电动机。汽车的大多数动力由汽油发动机提供,而电动机则提供加速所需的额外动力。由于电动机还可在制动时兼作发电机,并且只在部分时间运行,因此它非常轻。这种方法的缺点是汽油发动机必须以可变速度运行,从而造成其效率降低。
2混合动力汽车复合控制实际情况
2.1制动动力系统
就当前而言,混合动力汽车的储存能力是非常有限的,其研究以及开发的重点领域就是促使燃油的利用效率提升,减少能量的消耗量,使得电池系统中具有更多的制动能量。当前很多传统车辆中都安装了制动防抱死装置,混合动力汽车具有比较特殊的动力传统系统结构,这为电子系统制动设施提供了更多的可能性。混合动力汽车在不断地向前行驶的过程中,当踩下制动踏板时候,驱动电机能被当作发电机而使用,将其部分的能量比较好地转换到电池系统中。这些被转化的能量又能被当作驱动能量而使用。在实际制动过程中,如果回馈制动力不够的情况下,可以采用液压制动的方式对制动总力进行弥补。
2.2制动减速
在进行制动减速的过程中,在回馈制动力上附加电机的时候,车辆的动能会被转化为电能,并且这种电能会被有效地储存在电池中。就这样,混合动力汽车制动系统便有了两种不同的制动方式。第一,主要是由电机所提供的一种回馈制动力矩。第二种是由液体压力制动系统所提供的液体压力制动力矩。因为回馈制动力矩会将力量施加在前轴上,回馈制动力矩会影响汽车实际情况,和传统车辆相比较,就需要重新地分配混合动力汽车前后轴液压制动力,同时重新地设计抱死控制系统的控制逻辑。
2.3模糊控制
借助隶属度函数,隶属度函数主要是将特定值属于模糊规则的程度表现出来。
根据这样的特点,模糊控制的规则便具有了非限制性的边界。因为车辆制动过程中,其具有高非线性时变的特征。所以,在对车辆的制动控制系统进行设计的过程中存在着较大的难度。有相关研究者认为,在非线性控制领域应用模糊控制逻辑,其能有效地提高控制效果。模糊控制系统是不需要建立对象的,其数学模型比较明确,所以其控制效果比较好。与此同时,一些模糊控制系统会充分发挥自身自学习以及自适应的功能,促使汽车机电的控制效果得到有效地改善。因为具有这样的特性,近年来,模糊逻辑控制被广泛地应用到车辆控制的众多领域中。例如:充分地发挥车辆变速机机构控制以及制动防抱死制动功能,其控制效果能够得到良好地改善。
3混合动力汽车复合制动控制系统具体研究
混合动力汽车复合制动控制系统主要包括,电机回馈制动控制系统和液压制动控制系统。机电复合制动系统工作方式的主要步骤是:对车辆行驶的实际特征参数进行测量,同时反映出车辆附加行驶特征方式。以车辆行驶的特征为基础,确定车辆应该采用哪种制动方式才更好。借助模糊逻辑对汽车行驶参数进行控制,同时响应车辆行驶特征参数,并综合考虑控制需求的基础上,复合制动控制信号产生,执行系统机构会采取相应的动作进行响应。
3.1车辆模型。以研究的具体情况为基础,将车辆系统动力学模型建立起来,并确定动力学方程式。
3.2电机模型。在电机模型中,混合动力汽车能量回馈制动系统会借助电机输出负力矩,将能量传送给驱动轮。与此同时,车辆动能会将其转化为电能并储存起来。微处理控制器、控制算法以及高级电力电子系统式等复杂性的系统是现代电力驱动电机控制系统的组成方式。
3.3回馈与防抱死制动协同控制方式。当路面比较潮湿时,车辆进行制动,ABS控制系统会提供大量的制动力矩,促使汽车制动的距离缩小。为了保证ABS系统能够正常性地工作,混合动力汽车会对回馈制动的功能进行限制。在没有对混合动力汽车施加协调控制的过程中,对轮胎受力进行模拟,其非常有用。通常有两种建立轮胎模型的方式,一种是进行理论解析性的建模,一种是通过一定的经验进行模型建立。仿真结果分析。首先分析比较复杂的单个模型,按照直观以及比较容易理解的思路,将单个模型划分为几个子系统,同时利用相应地软件将运算模块库建立起来,对每一个系统以及子系统所输出和输入这两个方面进行定义,采用C语言函数实现。在具体进行函数编写的过程中,应该将函数输入以及输出接口的定义确定好,将编写好的各个模块和相关的组建信号连接起来,最终构建一个闭环仿真系统。在具体的仿真过程中,可以充分地借助软件中的监视功能对车辆控制参数变化过程进行检测与控制。当仿真计算结束以后,其能够自动性地将结果图形提供给相关人员进行分析或有效利用。
4结语
本文对混合动力汽车回馈制动以及防抱死制动模糊控制系统进行深入地研究。通过仿真实验研究结果,我们可以观察到,电机回馈制动以及液体压力防抱死制动协调控制的效果比较好,并且明显有效地提升了汽车操纵的稳定性能,为车辆节省了大量的行驶燃油。今后,我们还需要加强研究工作的开展,通过深入研究促进混合动力汽车机电复合制动控制系统更加优化。
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