CN111196161A - 一种新能源汽车能量回收控制装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新能源汽车能量回收控制装置及其控制方法，属于新能源汽车能量控制领域。一种新能源汽车能量回收控制装置及其控制方法，提出了并联式铅酸电池‑锂电池双能源纯电动汽车。针对并联式铅酸电池‑锂电池双能源的能量分配问题，设计了双能源模糊控制方案，通过并联式铅酸电池‑锂电池双能源纯电动汽车的仿真实验平台，从动力性和经济性这两方面进行了仿真实验，实验证明采用并联式铅酸电池‑锂电池双能源可有效的提高并保证纯电动汽车的性能，降低能量的消耗。

Description

一种新能源汽车能量回收控制装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车能量控制领域，尤其涉及一种新能源汽车能量回收控制装置及其控制方法。
背景技术
随着电动汽车市场逐渐繁荣与成熟，整车企业、动力电池企业对电控系统的渗透将越来越深。只有不断加深动力电池、电机及整车电控协作，深入研究动力电池、电动汽车应用过程中的工作特性，在动力电池、动力系统和整车之间寻求最佳方案，才能推动电动汽车产业快速发展，针对车辆抛锚时进行拖车，拖车时没有关闭车钥匙，或者没有拆掉电机的半轴，就可能导致电机能量回馈过大，严重可以导致车辆全部烧毁甚至爆炸。
现有的一种新能源汽车能量回收控制装置及其控制方法，能源分配和回收效率较差。
发明内容
本发明的目的是为了能源分配和回收效率较差的问题，而提出的一种新能源汽车能量回收控制装置及其控制方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种新能源汽车能量回收控制装置及其控制方法，包括以下步骤：
S1、将新能源车辆能源系统划分为主副双能源系统，对新能源车辆内部能源系统进行建模及分析，在锂想情况下忽略功率损耗，并设定驱动系统所需功率为Preq，将驾驶工况划分A和B两种情况，A情况为新能源汽车加速或者爬坡时，B情况为新能源汽车低俗或者匀速行驶时，根据不同的驾驶工况，定义变量为K，其关系表达为以下公式：
Preq＝Pp+PL
Figure BDA0002376280480000021
Figure BDA0002376280480000022
其中，Pp为主能源输出功率，PL为副能源输出功率；
S2、根据主副能源充放电两种情况，当总需求功率Preq＞0时，通过模糊控制器A进行分配；
S3、根据主副能源充放电两种情况，当总需求功率Preq＜0时，通过模糊控制器B进行分配；
S4、根据主副能源充放电两种情况，当总需求功率Preq→0时，则主能源输出功率即为总需求功率。
优选地，所述S1中当K＝0时，电机所需功率全部由主能源系统提供；当0＜K＜1时，电机所需功率由主副能源系统提供；当K＜0时，电机回馈制动产生的功率全部由主能源系统进行回收。
优选地，所述S2和S3中的模糊控制器A和模糊控制器B中的输入输出变量按照以下规定进行选择：
A1、当总需求功率Preq＞0时：总需求功率Preq＝{L、ME、H}，L_SOC＝{L、ME、G}，P_SOC＝{L、ME、G}，分配系数K＝{L、ML、ME、MB、G}；
A2、当总需求功率Preq＜0时，简化模型，采用绝对值操作将总需求功率Preq＜0，转换为Preq＞0情况，因此模糊控制器A和模糊控制器B的相应的输入输出量的隶属度函数相同。
优选地，所述主副能源系统采用并联式。
优选地，所述S2和S3中的模糊控制器A和模糊控制器B中的模糊推锂按照以下方式进行：总需求功率Preq＞0时，电机工作于电动模式，新能源汽车为正常行驶，而总需求功率Preq＜0时，电机工作处于发电模式，即新能源汽车回馈制动，制动能量充入电池中。
优选地，所述S2和S3中的模糊控制器A和模糊控制器B中解模糊化，采用面积重心法对S2和S3中的模糊控制器A和模糊控制器B进行解模糊化。
与现有技术相比，本发明提供了一种新能源汽车能量回收控制装置及其控制方法，具备以下有益效果：
1.本发明为了保证并提高纯电动汽车的性能以及行驶里程，本发明提出了并联式铅酸电池-锂电池双能源纯电动汽车。针对并联式铅酸电池-锂电池双能源的能量分配问题，设计了双能源模糊控制方案，通过并联式铅酸电池-锂电池双能源纯电动汽车的仿真实验平台，从动力性和经济性这两方面进行了仿真实验，实验证明采用并联式铅酸电池-锂电池双能源可有效的提高并保证纯电动汽车的性能，降低能量的消耗。针对制动能量的回收问题，文中设计了双能源模糊控制方案，并结合典型工况CYC-UDDS与ADVISOR提供的控制策略进行实验对比验证，结果表明，并联式铅酸电池-锂电池双能源电动汽车采用模糊控制策略可使纯电动汽车的制动能量回收效率有效能量回收率分别提升了29.8％和10.8％，即减少电池的损耗，有效提升车辆续航能力。
附图说明
图1为本发明提出的一种新能源汽车能量回收控制装置及其控制方法的装置整体示意图；
图2为本发明提出的一种新能源汽车能量回收控制装置及其控制方法的模糊控制示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1：
一种新能源汽车能量回收控制装置及其控制方法，包括以下步骤：
S1、将新能源车辆能源系统划分为主副双能源系统，对新能源车辆内部能源系统进行建模及分析，在锂想情况下忽略功率损耗，并设定驱动系统所需功率为Preq，将驾驶工况划分A和B两种情况，A情况为新能源汽车加速或者爬坡时，B情况为新能源汽车低俗或者匀速行驶时，根据不同的驾驶工况，定义变量为K，其关系表达为以下公式：
Preq＝Pp+PL
Figure BDA0002376280480000051
Figure BDA0002376280480000052
其中，Pp为主能源输出功率，PL为副能源输出功率；
S2、根据主副能源充放电两种情况，当总需求功率Preq＞0时，通过模糊控制器A进行分配；
S3、根据主副能源充放电两种情况，当总需求功率Preq＜0时，通过模糊控制器B进行分配；
S4、根据主副能源充放电两种情况，当总需求功率Preq→0时，则主能源输出功率即为总需求功率。
进一步，优选地，所述S1中当K＝0时，电机所需功率全部由主能源系统提供；当0＜K＜1时，电机所需功率由主副能源系统提供；当K＜0时，电机回馈制动产生的功率全部由主能源系统进行回收。
进一步，优选地，所述S2和S3中的模糊控制器A和模糊控制器B中的输入输出变量按照以下规定进行选择：
A1、当总需求功率Preq＞0时：总需求功率Preq＝{L、ME、H}，L_SOC＝{L、ME、G}，P_SOC＝{L、ME、G}，分配系数K＝{L、ML、ME、MB、G}；
A2、当总需求功率Preq＜0时，简化模型，采用绝对值操作将总需求功率Preq＜0，转换为Preq＞0情况，因此模糊控制器A和模糊控制器B的相应的输入输出量的隶属度函数相同。
进一步，优选地，所述主副能源系统采用并联式。
进一步，优选地，所述S2和S3中的模糊控制器A和模糊控制器B中的模糊推锂按照以下方式进行：总需求功率Preq＞0时，电机工作于电动模式，新能源汽车为正常行驶，而总需求功率Preq＜0时，电机工作处于发电模式，即新能源汽车回馈制动，制动能量充入电池中。
进一步，优选地，所述S2和S3中的模糊控制器A和模糊控制器B中解模糊化，采用面积重心法对S2和S3中的模糊控制器A和模糊控制器B进行解模糊化。
实施例2：基于实施例1，但有所不同的是：
采用CYC-UDDS工况来验证新能源汽车采用该系统的控制效果；当纯电动汽车行驶一个循环工况后，实验仿真对比情况如下：电机输出功率：若输出功率为正，则表示此时电机工作于电动模式；若输出功率为负，则表示此时电机工作于回馈制动模式，故该输出功率即为电功率。当电机工作于电动运行时，纯电动汽车采用这两种能量回馈控制策略的电机输出功率是相同的；当电机工作于发电回馈制动时，纯电动汽车若采用ADVISOR提供的查表法策略，电机的输出最大电功率只有8699W，而采用本发明中提出的模糊控制策略，电机的输出最大电功率可达到13.85KW，即产生的制动能量明显提高。
动力电池SOC：在工况CYC-UDDS下，采用不同策略的动力电池SOC的对比情况为：使用不同的能源：纯电动汽车使用铅酸电池作为主电源，铅酸电池消耗较多，SOC下降至0.7328，而采用并联式铅酸电池和锂电池双能源，铅酸电池和锂电池的SOC值保持在0.8以上，这说明锂电池的引入在很大程度上减少了铅酸电池的消耗，同时也保证了充分的回收制动能量。
使用不同的能量回收策略：双能源纯电动汽车采用ADVISOR提供的查表法控制策略时，铅酸电池SOC降至0.8036,锂电池SOC降至0.8224；而采用文中提出的模糊控制策略时，铅酸电池SOC降至0.8178，相比提高了1.42％,锂电池SOC降至0.8277,相比提高了0.33％，这说明双能源纯电动汽车采用文中提出的模糊控制策略使各电池的消耗降低，从而延长了电池的使用寿命。由此可知，纯电动汽车采用并联式铅酸电池-锂电池双能源以及本发明中提出的模糊控制策略可以减少各电池的电量消耗，有效增加了电池的使用寿命以及车辆的行驶里程。
在工况CYC-UDDS下，纯电动汽车的能量使用对比情况为：采用模糊控制策略后，双能源纯电动汽车所消耗的能量比采用ADVISOR提供的查表法制动能量回收策略要少，其制动能量回收效率提升了29.8％，有效能量回收率提高了10.8％，这说明采用本发明中提出的模糊控制策略在很大程度上提高了制动能量回收的效率，同时也减少了整车能耗并有效延长车辆的续航距离。综上所述，双能源纯电动汽车采用本发明中提出的基于模糊算法的再生制动控制策略使其具有较高的回收能量的能力，对提高车辆的续航里程以及社会效益有很大作用和意义。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新能源汽车能量回收控制装置及其控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将新能源车辆能源系统划分为主副双能源系统，对新能源车辆内部能源系统进行建模及分析，在锂想情况下忽略功率损耗，并设定驱动系统所需功率为Preq，将驾驶工况划分A和B两种情况，A情况为新能源汽车加速或者爬坡时，B情况为新能源汽车低俗或者匀速行驶时，根据不同的驾驶工况，定义变量为K，其关系表达为以下公式：
Preq＝Pp+PL
Figure FDA0002376280470000011
Figure FDA0002376280470000012
其中，Pp为主能源输出功率，PL为副能源输出功率；
S2、根据主副能源充放电两种情况，当总需求功率Preq＞0时，通过模糊控制器A进行分配；
S3、根据主副能源充放电两种情况，当总需求功率Preq＜0时，通过模糊控制器B进行分配；
S4、根据主副能源充放电两种情况，当总需求功率Preq→0时，则主能源输出功率即为总需求功率。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车能量回收控制装置及其控制方法，其特征在于：所述S1中当K＝0时，电机所需功率全部由主能源系统提供；当0＜K＜1时，电机所需功率由主副能源系统提供；当K＜0时，电机回馈制动产生的功率全部由主能源系统进行回收。
3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车能量回收控制装置及其控制方法，其特征在于：所述S2和S3中的模糊控制器A和模糊控制器B中的输入输出变量按照以下规定进行选择：
A1、当总需求功率Preq＞0时：总需求功率Preq＝{L、ME、H}，LSOC＝{L、ME、G}，PSOC＝{L、ME、G}，分配系数K＝{L、ML、ME、MB、G}；
A2、当总需求功率Preq＜0时，简化模型，采用绝对值操作将总需求功率Preq＜0，转换为Preq＞0情况，因此模糊控制器A和模糊控制器B的相应的输入输出量的隶属度函数相同。
4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车能量回收控制装置及其控制方法，其特征在于：所述主副能源系统采用并联式。
5.根据权利要求2所述的一种新能源汽车能量回收控制装置及其控制方法，其特征在于：所述S2和S3中的模糊控制器A和模糊控制器B中的模糊推锂按照以下方式进行：总需求功率Preq＞0时，电机工作于电动模式，新能源汽车为正常行驶，而总需求功率Preq＜0时，电机工作处于发电模式，即新能源汽车回馈制动，制动能量充入电池中。
6.根据权利要求1所述的一种新能源汽车能量回收控制装置及其控制方法，其特征在于：所述S2和S3中的模糊控制器A和模糊控制器B中解模糊化，采用面积重心法对S2和S3中的模糊控制器A和模糊控制器B进行解模糊化。
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