于amt的轻度混合动力系统再生制动控制

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1、万方数据第42卷第lo期机械工程学报V0l42No102006年l0月CHINESEJOURNAL0FMECHANICALENGINEERINGOct206基于AMT的轻度混合动力系统再生制动控制宰叶明秦大同刘振军(重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044)摘要：分析制动强度、IsG电动机制动力、发动机制动力以及电池充电功率的相互关系，得到电动机实际制动力随期望制动强度和车速变化曲面。提出基于电动机实际制动力的前后轮制动力分配策略。在此基础上考虑变速器挡位对传动系统工作点的影响，提出制动过程中能量最大化回收的换挡控制策略。台架试验结果表明，

2、采用所提出的再生制动控制策略比传统控制策略能更有效地回收制动能量。关键词：再生制动轻度混合动力机械自动变速传动换挡规律中图分类号：u4630前言车辆在城市循环工况中，大约有一半的能量以制动热量的形式消耗掉⋯。如果能回收被消耗的这部分能量，车辆行驶所需要的燃料将大大减少，这对提高车辆的燃油经济性和排放性能有重大意义。传统的汽车很难实现这一功能，而混合动力车辆具有较大功率的发电机和大容量电池，能将多余的能量转换为电池化学能存储起来，在必要时为车辆提供能量。混合动力系统按发动机和电动机功率比的大小可分为轻度混合、中度混合和重度混合uJ。现有的轻度混合动

3、力汽车传动系统大多采用机械式离台器和手动变速器，在制动过程中，混合动力系统的工作性能很大程度上取决于驾驶员的操作，不能充分发挥其优越性。若采用机械自动变速传动(AMT)，在车辆制动时，可根据发动机、电动机效率以及电池特性，通过自动换挡保证发动机和起动／发电一体化电动机(IsG)处于最佳工作区，使车辆最大限度地回收制动力，提高车辆的燃油经济性和排放性能。研究了车辆再生制动过程中制动强度、电动机制动力、发动机制动力、电池充电功率的关系，得到了电动机实际制动力。提出了基于电动机实际制动力的前后轮制动力分配策略。在此基础上提出了制动过程中能量最大化回收的

4、换挡控制策略。搭建了轻度混合动力AMT传动系统试验台，对该系统再生制动挡位决策进行了试验研究。1再生制动力情况下，进入发电工作模式，以回收车辆的动能。在再生制动过程中，发动机和电动机同步转动，发动机处于反拖工况，产生制动力。因此，制动系统(摩擦制动系统和再生制动系统)制动力为期望制动力减去发动机制动力。制动系统制动力若小于再生制动系统所能提供的制动力，则制动系统制动力全部由再生制动力提供；反之，则由摩擦制动系统提供剩余制动力。再生制动力同时也受IsG电动机性能和电池充电功率的共同约束。因此，要得到轻度混合动力系统实际的再生制动力必须研究期望制动力

5、、发动机制动力、ISG电动机制动力以及电池充电功率之问的关系。1．I期望制动力根据制动强度的定义，可得期望制动力Fz．，只，=m，g(1)式中玉——期望制动强度m——整车质量(kg)耳——重力加速度(9．8州s2)1．2电动机最大制动力直流无刷永磁电动机在低速时，处于恒转矩区，电动机最大制动力不随转速改变。随着转速增加，电动机进入恒功率区，其最大制动力f最大制动强度z。。)随转速增加而降低，但最大制动功率基本保持恒定，如图1a所示。图1中，＆为电池荷电状态，4。。为电池充电所能提供的最大制动强度，z☆为发动机提供的制动强度，孔。为制动系统提供的制

6、动强度，‰。为电动机实际提供的制动强度。1．3电池充电功率电池与电动势、电流和电阻有以下关系”3R=(岛oc一埔soc)，(2)轻度混合动力车辆制动时，IsG在条件满足的式中Pb一电池能提供的功率(w)·国家自然科学基金(50475067)和长扛学者奖励计划资助项目2005儿09收到初稿．20060623收到修改稿风oc——髓电池荷电状态(sOc)变化的电池电动势(v)万方数据2006年10月叶明等：基于AMT的轻度混合动力系统再生制动控制割骥靠器卜电池充(放)电电流(A)，充电为负，放电为正Rs0C——随sOc值变化的电池内阻(n)0H0160

7、O80160车速％，(km·h-’)车速％，(km·h_1)(a)fb)图1各部件制动强度关系曲线(四挡)lscl062最=073最=08因此电池的充电功率随sOc值变化而改变。同时电池的充电电流不能小于电池最大电压所对应的充电电流，≥垫掣(3)“soc式中珥。——电池最大开路电压(v)由式(2)、(3)可得电池最大充电功率与sOc值的关系。由此可得到某一挡位时，不同sOc值下，电池充电所能达到的毛。；。图la中电池soc值分别为O．8、0．7和O．6。从中可以看出，当sOc值＆<07时，电动机最大制动功率小于电池最大充电功率，电动机制动功率不受

8、电池限制。1．4发动机制动力在ISG型轻度混合动力系统再生制动过程中，发动机处于反拖工况，将产生制动转矩。在某一固定挡位下，发动机制动力