并聯(lián)混合電動汽車再生制動控制策略：優(yōu)化與創(chuàng)新研究一、引言1.1研究背景與意義隨著全球汽車保有量的持續(xù)攀升，能源短缺與環(huán)境污染問題愈發(fā)嚴峻。傳統(tǒng)燃油汽車對石油資源的過度依賴，不僅加劇了能源供需矛盾，其排放的大量污染物，如一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）、氮氧化物（NOx）和顆粒物（PM）等，也對大氣環(huán)境造成了嚴重污染，給人類健康和生態(tài)系統(tǒng)帶來了巨大威脅。在此背景下，發(fā)展節(jié)能環(huán)保的新能源汽車已成為全球汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必然趨勢?；旌蟿恿ζ嚕℉ybridElectricVehicle，HEV）作為新能源汽車的重要分支，融合了傳統(tǒng)燃油發(fā)動機與電動機的優(yōu)勢，既具備傳統(tǒng)燃油汽車的長續(xù)航能力和動力性能，又能在一定程度上實現(xiàn)電動驅(qū)動，降低燃油消耗和尾氣排放。在城市擁堵路況下，混合動力汽車可頻繁切換至純電模式行駛，避免發(fā)動機在低效區(qū)間運行，從而顯著減少燃油消耗和污染物排放；在高速行駛等需要大功率輸出的工況下，發(fā)動機與電動機協(xié)同工作，保障車輛的動力性能。這種優(yōu)勢使得混合動力汽車在當前技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施條件下，成為了緩解能源與環(huán)境壓力的有效解決方案，受到了各國政府、汽車制造商和消費者的廣泛關(guān)注。再生制動控制策略是混合動力汽車的核心技術(shù)之一，對提升車輛整體性能具有舉足輕重的作用。在車輛制動過程中，再生制動系統(tǒng)能夠?qū)④囕v的動能轉(zhuǎn)化為電能并存儲起來，實現(xiàn)能量的回收再利用，有效提高了能量利用效率。當車輛減速或制動時，電機切換至發(fā)電模式，將車輛的動能轉(zhuǎn)化為電能，這些電能可以存儲在電池中，供后續(xù)車輛行駛或其他用電設(shè)備使用。這不僅減少了能量在制動過程中的浪費，降低了對傳統(tǒng)制動系統(tǒng)的依賴，減少了制動片和制動盤的磨損，延長了制動系統(tǒng)的使用壽命，還能為車輛提供額外的制動力，與傳統(tǒng)機械制動系統(tǒng)協(xié)同工作，優(yōu)化車輛的制動性能，提升制動的平順性和穩(wěn)定性，增強車輛行駛的安全性。此外，高效的再生制動控制策略還能顯著降低車輛的能耗和排放，減少對環(huán)境的負面影響，推動汽車產(chǎn)業(yè)向綠色可持續(xù)方向發(fā)展。然而，目前并聯(lián)混合電動汽車的再生制動控制策略仍存在諸多問題和挑戰(zhàn)，如能量回收效率有待提高、制動安全性和舒適性難以平衡、與車輛其他系統(tǒng)的協(xié)同優(yōu)化不足等。因此，深入研究并聯(lián)混合電動汽車再生制動控制策略，對于解決上述問題，進一步提升混合動力汽車的性能和競爭力，促進新能源汽車產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，具有重要的理論意義和實際應用價值。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國外，對并聯(lián)混合電動汽車再生制動控制策略的研究開展較早，取得了一系列具有影響力的成果。美國威斯康星大學早在20世紀70年代就成功研制出液壓式、飛輪式和蓄電池式三種制動能量再生系統(tǒng)，為后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ)。進入21世紀，美國Michahian大學建立了并聯(lián)式混合動力電動汽車的再生制動系統(tǒng)模型，系統(tǒng)地分析了再生制動的制動作用以及能量回收的影響因素，從理論層面深入剖析了再生制動系統(tǒng)的工作機制，為后續(xù)控制策略的優(yōu)化提供了理論支撐。韓國Sunngkyunkwan大學運用模糊控制等經(jīng)典控制理論，對再生制動系統(tǒng)、ABS防抱死系統(tǒng)等進行了閉環(huán)硬件仿真，通過實際硬件測試，驗證了控制策略在實際應用中的可行性和有效性，推動了新能源汽車的科研進展。在國內(nèi)，再生制動控制策略的研究雖然起步相對較晚，但發(fā)展迅速。1997年，青島大學和中國重汽公司聯(lián)合研發(fā)的使用飛輪儲能式蓄能器的ZK141A型公共汽車，燃油經(jīng)濟性得到明顯改善，可節(jié)省35.1%的燃料，展示了再生制動技術(shù)在實際應用中的節(jié)能潛力。長安大學郭金剛、葉敏等通過對電動汽車制動電氣再生與機械摩擦聯(lián)合制動特性進行重點分析，提出了主輔電源能量回饋系統(tǒng)，使再生制動系統(tǒng)可同時實現(xiàn)升降壓功能，實現(xiàn)回收能量對主輔電源充電，拓展了再生制動系統(tǒng)的功能和應用范圍。北京理工大學的王軍等基于變速器擋位影響，在確保行車制動安全的前提下，提出了分段復合策略，能量回收率提高3%，從實際應用角度出發(fā)，通過優(yōu)化控制策略，提高了能量回收效率。目前國內(nèi)外的研究主要集中在能量回收效率的提升、制動力的合理分配以及控制策略的優(yōu)化等方面。在能量回收效率提升上，研究人員通過改進電機控制算法、優(yōu)化電池管理系統(tǒng)等方式，提高能量的轉(zhuǎn)化和存儲效率；在制動力分配方面，綜合考慮車輛的動力學特性、行駛安全性和舒適性，制定合理的前后輪制動力分配方案；在控制策略優(yōu)化上，采用智能控制算法，如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等，使再生制動系統(tǒng)能夠根據(jù)不同的行駛工況和駕駛員意圖，自適應地調(diào)整控制參數(shù)。然而，現(xiàn)有研究仍存在一些不足之處。一方面，在復雜工況下，如不同路面條件（濕滑路面、冰雪路面等）、不同駕駛風格（激進駕駛、溫和駕駛等），再生制動控制策略的適應性和魯棒性有待提高。復雜工況下，車輛的動力學特性變化較大，現(xiàn)有的控制策略難以準確地適應這些變化，導致能量回收效率降低，甚至影響制動安全性。另一方面，再生制動系統(tǒng)與車輛其他系統(tǒng)（如發(fā)動機控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)等）的協(xié)同優(yōu)化研究還不夠深入。車輛是一個復雜的系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)之間相互關(guān)聯(lián)、相互影響，再生制動系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的協(xié)同優(yōu)化不足，會限制車輛整體性能的提升。此外，目前對于再生制動控制策略的研究，在實際道路測試和驗證方面相對較少，大多停留在仿真和實驗室測試階段，缺乏實際應用場景下的大數(shù)據(jù)支持和長期穩(wěn)定性驗證。1.3研究目標與方法本研究旨在深入剖析并聯(lián)混合電動汽車再生制動系統(tǒng)的工作機理，通過理論分析、仿真研究與實驗驗證相結(jié)合的方式，開發(fā)出一套高效、可靠且適應性強的再生制動控制策略，以實現(xiàn)能量回收效率的最大化，同時保障車輛制動過程的安全性、舒適性以及與其他系統(tǒng)的協(xié)同優(yōu)化。具體而言，研究目標包括：精確建立并聯(lián)混合電動汽車再生制動系統(tǒng)的數(shù)學模型，全面、準確地描述系統(tǒng)各部件的動態(tài)特性和相互作用關(guān)系；運用先進的控制理論和算法，設(shè)計出能根據(jù)車輛實時行駛工況和駕駛員制動意圖，靈活、智能地調(diào)節(jié)再生制動力大小和分配的控制策略，大幅提高能量回收效率；在確保制動安全性的前提下，實現(xiàn)再生制動與傳統(tǒng)機械制動系統(tǒng)的無縫協(xié)同工作，顯著提升制動平順性和穩(wěn)定性，優(yōu)化車輛整體制動性能；通過仿真和實驗，對所提出的控制策略進行全面、系統(tǒng)的性能評估和驗證，根據(jù)評估結(jié)果對策略進行持續(xù)優(yōu)化和改進，確保其在實際應用中的有效性和可靠性。為實現(xiàn)上述研究目標，本研究將綜合運用多種研究方法：通過廣泛查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻資料，全面、深入地了解并聯(lián)混合電動汽車再生制動控制策略的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及存在的問題，為后續(xù)研究提供堅實的理論基礎(chǔ)和參考依據(jù)。運用車輛動力學、電機控制理論、電池管理技術(shù)等多學科知識，對并聯(lián)混合電動汽車再生制動系統(tǒng)的工作原理、能量轉(zhuǎn)換過程以及制動力分配特性進行深入、細致的理論分析，建立系統(tǒng)的數(shù)學模型，為控制策略的設(shè)計提供精確的理論支撐。利用專業(yè)的車輛仿真軟件，如ADVISOR、MATLAB/Simulink等，搭建并聯(lián)混合電動汽車整車模型和再生制動系統(tǒng)模型，對不同控制策略在多種典型行駛工況下的性能進行模擬仿真，通過仿真結(jié)果分析，優(yōu)化控制策略的參數(shù)和結(jié)構(gòu)，篩選出性能最優(yōu)的控制策略。搭建并聯(lián)混合電動汽車再生制動實驗平臺，進行硬件在環(huán)實驗和實車道路實驗，對仿真優(yōu)化后的控制策略進行實際驗證和測試，采集實驗數(shù)據(jù)并進行詳細分析，評估控制策略的實際效果，與仿真結(jié)果進行對比驗證，進一步優(yōu)化和完善控制策略，確保其滿足實際應用需求。二、并聯(lián)混合電動汽車再生制動系統(tǒng)基礎(chǔ)2.1并聯(lián)混合電動汽車結(jié)構(gòu)與工作原理并聯(lián)混合電動汽車（ParallelHybridElectricVehicle，PHEV）的基本結(jié)構(gòu)融合了傳統(tǒng)燃油發(fā)動機與電動機兩大動力源，通過特定的動力耦合裝置和復雜的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)兩者的協(xié)同工作。其關(guān)鍵部件包括發(fā)動機、電動機、電池組、變速器以及動力耦合裝置等。發(fā)動機作為傳統(tǒng)動力源，負責在高速行駛、高負荷等工況下提供主要動力；電動機則作為輔助動力源，在低速行駛、啟動、制動能量回收等工況下發(fā)揮重要作用；電池組用于儲存電能，為電動機提供電力支持；變速器負責調(diào)節(jié)動力輸出，以適應不同的行駛工況；動力耦合裝置則是實現(xiàn)發(fā)動機與電動機動力合成與分配的核心部件，它能夠根據(jù)車輛的行駛需求，靈活地將發(fā)動機和電動機的動力傳遞至驅(qū)動輪。在并聯(lián)混合電動汽車中，發(fā)動機和電動機的協(xié)同工作原理基于一套精密的電子控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)實時監(jiān)測車輛的行駛狀態(tài)、駕駛員的操作意圖以及電池的電量等信息，通過復雜的算法和邏輯判斷，精確地控制發(fā)動機和電動機的工作狀態(tài)和輸出功率，實現(xiàn)兩者的無縫配合。當車輛處于啟動或低速行駛工況時，若電池電量充足，系統(tǒng)會自動控制發(fā)動機停止工作，切換至純電動模式，由電動機單獨驅(qū)動車輛。電動機能夠在低轉(zhuǎn)速下提供較大的扭矩，使車輛平穩(wěn)起步和低速行駛，同時避免了發(fā)動機在低效區(qū)間運行，降低了燃油消耗和尾氣排放。在中高速行駛且負荷較小時，發(fā)動機可單獨工作，為車輛提供動力。此時發(fā)動機處于高效工作區(qū)間，燃油經(jīng)濟性較好。發(fā)動機通過變速器將動力傳遞至驅(qū)動輪，驅(qū)動車輛前進。當車輛需要急加速、爬坡等大負荷工況時，發(fā)動機和電動機同時工作，共同為車輛提供動力。發(fā)動機和電動機的動力通過動力耦合裝置合成后，傳遞至驅(qū)動輪，以滿足車輛對大功率的需求。在這個過程中，電子控制系統(tǒng)會根據(jù)車輛的實際需求，精確地調(diào)節(jié)發(fā)動機和電動機的輸出功率，確保兩者的協(xié)同工作高效穩(wěn)定。根據(jù)不同的行駛工況，并聯(lián)混合電動汽車具有多種運行模式：在純電動模式下，發(fā)動機關(guān)閉，離合器分離，電動機通過動力合成器提供動力，驅(qū)動汽車行駛。這種模式適用于低速、輕載且電池電量充足的情況，如城市擁堵路況下的短距離行駛，可實現(xiàn)零排放，降低噪音污染。在純發(fā)動機模式下，車輛的驅(qū)動功率僅源于發(fā)動機，而蓄電池組既不供電也不從傳動系統(tǒng)中獲取任何能量，電動機關(guān)閉。此模式適用于中高速行駛且中等負荷的工況，如高速公路上的平穩(wěn)行駛，發(fā)動機能夠在高效區(qū)域運行，實現(xiàn)較低的油耗和排放。在混合驅(qū)動模式下，驅(qū)動功率由發(fā)動機和蓄電池組共同提供，并通過動力合成器合成，向機械傳動裝置提供動力。這種模式常用于急加速、爬坡等需要大功率輸出的場景，發(fā)動機和電動機協(xié)同工作，確保車輛的動力性能。在發(fā)動機驅(qū)動和蓄電池充電模式下，發(fā)動機除提供車輛行駛所需的功率外，還向蓄電池組提供充電功率。此時，發(fā)動機的功率由動力合成器分成兩路，一路用于驅(qū)動汽車，另一路用于帶動運行在發(fā)電機狀態(tài)的電機發(fā)電，為電池充電。該模式適用于車輛正常行駛且電池電量較低的情況，能夠在行駛過程中補充電池電量。在再生制動模式下，發(fā)動機關(guān)閉，而牽引電動機運行在發(fā)電機狀態(tài)，通過消耗車輛的動能產(chǎn)生電功率，用于向蓄電池組充電。當車輛減速或制動時，電機切換至發(fā)電模式，將車輛的動能轉(zhuǎn)化為電能并存儲起來，實現(xiàn)能量的回收再利用。在停車充電模式下，車輛停駛，發(fā)動機通過動力合成器帶動電機發(fā)電，向蓄電池組充電。此時，機械傳動裝置應備有空檔或在動力合成器與機械傳動裝置之間裝有離合器。這種模式可在車輛長時間停車時，利用發(fā)動機為電池充電，確保電池電量充足。2.2再生制動系統(tǒng)工作原理再生制動系統(tǒng)是并聯(lián)混合電動汽車實現(xiàn)能量回收和高效制動的關(guān)鍵子系統(tǒng)，其工作原理基于電機的可逆性，巧妙地將車輛在制動過程中的動能轉(zhuǎn)化為電能并儲存起來。當駕駛員踩下制動踏板時，車輛的制動信號被傳遞至整車控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)迅速對制動需求進行評估，并根據(jù)車輛的當前行駛狀態(tài)（如車速、電池電量、電機轉(zhuǎn)速等）以及預設(shè)的控制策略，精確地控制電機從驅(qū)動模式切換至發(fā)電模式。在發(fā)電模式下，電機的轉(zhuǎn)子在車輛慣性帶動下高速旋轉(zhuǎn)，此時電機內(nèi)部的磁場與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子相互作用，根據(jù)電磁感應定律，在電機繞組中產(chǎn)生感應電動勢，進而形成電流。這一過程實現(xiàn)了機械能向電能的轉(zhuǎn)化，車輛的動能被有效地轉(zhuǎn)化為電能輸出。具體而言，當電機作為發(fā)電機運行時，其內(nèi)部的定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組通過電磁感應產(chǎn)生電能。定子繞組固定在電機外殼上，形成靜止的磁場；轉(zhuǎn)子繞組則與車輛的驅(qū)動軸相連，隨著車輛的運動而旋轉(zhuǎn)。當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，其切割定子磁場的磁力線，在定子繞組中產(chǎn)生感應電動勢，從而產(chǎn)生電流。產(chǎn)生的電能經(jīng)過功率變換器（如逆變器）的處理，將其轉(zhuǎn)換為適合電池儲存的直流電能，并存儲到電池組中。功率變換器在這一過程中起到了至關(guān)重要的作用，它能夠根據(jù)電池的充電需求和電壓特性，精確地調(diào)節(jié)電能的輸出電壓和電流，確保電池的安全、高效充電。同時，功率變換器還能實現(xiàn)電能的雙向流動，在車輛需要動力時，將電池中的電能轉(zhuǎn)換為交流電供給電機，驅(qū)動車輛行駛。在整個再生制動過程中，能量回收機制的效率受到多種因素的綜合影響。電機的效率特性是關(guān)鍵因素之一，不同類型和規(guī)格的電機在不同轉(zhuǎn)速和負載條件下，其能量轉(zhuǎn)換效率存在顯著差異。一般來說，高效電機能夠在更廣泛的工作范圍內(nèi)保持較高的能量轉(zhuǎn)換效率，從而提高再生制動的能量回收效果。例如，永磁同步電機由于其較高的效率和功率密度，在再生制動系統(tǒng)中得到了廣泛應用。電池的充放電特性也對能量回收產(chǎn)生重要影響，電池的充電效率、荷電狀態(tài)（SOC）以及內(nèi)阻等參數(shù)，都會影響其接收和儲存電能的能力。當電池的SOC較高時，其充電接受能力會下降，導致再生制動能量回收效率降低；而電池的內(nèi)阻較大時，會在充電過程中產(chǎn)生較大的能量損耗，也會影響能量回收效果。車輛的行駛工況，如制動強度、車速變化等，也與能量回收效率密切相關(guān)。在頻繁的低速制動工況下，由于電機的發(fā)電效率較低，能量回收效果相對較差；而在高速制動時，電機能夠產(chǎn)生較大的發(fā)電功率，能量回收效率較高。此外，路面條件和駕駛習慣等因素也會間接影響再生制動的能量回收效果。在濕滑路面或冰雪路面上，為了確保制動安全，車輛可能會限制再生制動力的大小，從而降低能量回收效率；而急加速、急減速等激進的駕駛習慣，會使車輛的行駛工況更加復雜，不利于能量的回收和利用。2.3再生制動控制策略的關(guān)鍵作用再生制動控制策略作為并聯(lián)混合電動汽車的核心技術(shù)，在平衡制動性能與能量回收、保障車輛制動安全穩(wěn)定等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，對提升車輛的整體性能和市場競爭力具有不可替代的重要性。在平衡制動性能與能量回收方面，再生制動控制策略猶如一位精準的指揮家，巧妙地協(xié)調(diào)著機械制動與再生制動之間的關(guān)系，力求在兩者之間找到最佳平衡點。車輛在制動過程中，制動力的分配直接影響著制動性能和能量回收效率。不合理的制動力分配可能導致制動距離過長、制動穩(wěn)定性下降，或者能量回收效率低下。再生制動控制策略通過精確的算法和實時監(jiān)測，根據(jù)車輛的行駛工況（如車速、路況、駕駛員制動意圖等）和電池狀態(tài)（如電量、充放電特性等），動態(tài)地調(diào)整機械制動力與再生制動力的比例。在中低速行駛且制動需求較小時，優(yōu)先增大再生制動力的比例，充分利用電機的發(fā)電特性回收能量，同時減少機械制動的使用，降低制動系統(tǒng)的磨損和能耗。而在高速行駛或緊急制動等需要較大制動力的情況下，控制策略會適當增加機械制動力的分配，確保車輛能夠迅速、安全地減速，同時合理分配再生制動力，在保障制動安全的前提下，盡可能多地回收能量。這種精確的制動力分配機制，使得車輛在制動過程中既能實現(xiàn)高效的能量回收，又能保證良好的制動性能，提升了車輛的整體能效和駕駛體驗。保障車輛制動安全與穩(wěn)定是再生制動控制策略的首要任務(wù)。在制動過程中，車輛的穩(wěn)定性至關(guān)重要，任何不穩(wěn)定因素都可能引發(fā)交通事故，危及駕乘人員的生命安全。再生制動控制策略通過多種方式來確保制動的安全性和穩(wěn)定性?？刂撇呗詴崟r監(jiān)測車輛的行駛狀態(tài)和制動需求，根據(jù)車輛動力學原理，精確計算每個車輪所需的制動力，并合理分配給機械制動系統(tǒng)和再生制動系統(tǒng)。在緊急制動情況下，控制策略能夠迅速響應，優(yōu)先保證機械制動系統(tǒng)提供足夠的制動力，使車輛能夠快速減速，避免因制動力不足而導致的制動距離過長。同時，通過對再生制動力的精確控制，防止再生制動對車輛穩(wěn)定性產(chǎn)生負面影響?？刂撇呗詴紤]到車輛的軸荷轉(zhuǎn)移、輪胎與路面的附著系數(shù)等因素，避免因制動力分配不均導致車輪抱死或側(cè)滑。當車輛在濕滑路面或冰雪路面上制動時，控制策略會自動降低再生制動力的強度，增加機械制動的比例，以確保車輪與路面之間有足夠的摩擦力，維持車輛的行駛穩(wěn)定性。此外，再生制動控制策略還與車輛的其他安全系統(tǒng)，如防抱死制動系統(tǒng)（ABS）、電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESC）等緊密協(xié)作，實現(xiàn)信息共享和協(xié)同控制。當ABS檢測到車輪有抱死傾向時，再生制動控制策略會根據(jù)ABS的信號，及時調(diào)整再生制動力，與ABS共同作用，防止車輪抱死，確保車輛在制動過程中的方向穩(wěn)定性和可操控性。這種多系統(tǒng)協(xié)同工作的機制，大大提高了車輛制動的安全性和可靠性，為駕乘人員提供了全方位的安全保障。三、影響再生制動控制策略的因素3.1車輛動力學因素車輛動力學因素在再生制動控制策略中扮演著至關(guān)重要的角色，其對制動過程中的制動力分配和穩(wěn)定性有著深刻的影響。車輛質(zhì)量是影響制動過程的關(guān)鍵因素之一。根據(jù)牛頓第二定律，制動力與車輛質(zhì)量和加速度密切相關(guān)，在制動過程中，車輛質(zhì)量越大，需要克服的慣性力就越大，所需的制動力也就越大。在再生制動過程中，電機需要提供足夠的制動力來使車輛減速，同時將動能轉(zhuǎn)化為電能回收。對于重型車輛，由于其質(zhì)量較大，再生制動系統(tǒng)需要更大的功率和更強的制動能力，以確保車輛能夠安全減速并實現(xiàn)有效的能量回收。當車輛滿載時，質(zhì)量增加，再生制動系統(tǒng)可能需要更早地介入并提供更大的制動力，以滿足制動需求。此外，車輛質(zhì)量的分布也會對制動力分配產(chǎn)生影響。如果車輛的質(zhì)量分布不均勻，例如前軸負荷較大，在制動時，前軸需要承擔更大的制動力，這就要求再生制動控制策略能夠根據(jù)質(zhì)量分布情況，合理地分配前后軸的制動力，以確保車輛的制動穩(wěn)定性。軸距作為車輛的重要參數(shù)，對制動過程中的軸荷轉(zhuǎn)移和制動力分配有著顯著影響。軸距是指車輛前后軸之間的距離，它直接關(guān)系到車輛的重心位置和軸荷分布。在制動過程中，由于車輛的慣性作用，軸荷會發(fā)生轉(zhuǎn)移，前軸的軸荷增加，后軸的軸荷減少。軸距越長，軸荷轉(zhuǎn)移的程度相對較小，車輛的制動穩(wěn)定性相對較好；而軸距較短，軸荷轉(zhuǎn)移相對較大，對車輛的制動穩(wěn)定性提出了更高的要求。軸距還會影響車輛的轉(zhuǎn)彎半徑和操控性能，進而間接影響再生制動控制策略的實施。在設(shè)計再生制動控制策略時，需要充分考慮軸距對軸荷轉(zhuǎn)移的影響，合理分配前后軸的制動力，以保證車輛在制動過程中的穩(wěn)定性和操控性。例如，在緊急制動情況下，軸距較短的車輛可能需要更快速地調(diào)整制動力分配，以防止后軸抱死，確保車輛的行駛安全。輪胎特性，包括輪胎的滾動阻力、附著系數(shù)等，對再生制動控制策略也有著不可忽視的影響。輪胎的滾動阻力是車輛行駛過程中的能量損耗源之一，它會影響車輛的行駛性能和能量回收效率。較低的滾動阻力可以減少車輛行駛過程中的能量消耗，提高能量回收的潛力。在再生制動過程中，輪胎的滾動阻力會影響電機的發(fā)電效率和能量回收量。如果滾動阻力過大，電機需要克服更大的阻力來發(fā)電，導致能量回收效率降低。輪胎與路面之間的附著系數(shù)則是影響制動力分配和制動穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。附著系數(shù)取決于路面條件（如干燥、濕滑、冰雪等）和輪胎的性能。在不同的路面條件下，輪胎的附著系數(shù)會發(fā)生變化，這就要求再生制動控制策略能夠?qū)崟r監(jiān)測路面狀況，根據(jù)附著系數(shù)的變化動態(tài)調(diào)整制動力分配，以確保車輪與路面之間有足夠的摩擦力，避免車輪抱死或打滑。在濕滑路面上，附著系數(shù)降低，再生制動控制策略需要適當減少再生制動力，增加機械制動力，以保證制動的安全性和穩(wěn)定性。3.2電機特性因素電機作為再生制動系統(tǒng)的核心部件，其特性對再生制動能量回收和制動力提供起著決定性作用。電機的效率曲線是衡量其能量轉(zhuǎn)換能力的關(guān)鍵指標，它直觀地反映了電機在不同工況下將機械能轉(zhuǎn)化為電能（再生制動時）或電能轉(zhuǎn)化為機械能（驅(qū)動時）的效率高低。在再生制動過程中，電機效率的高低直接影響著能量回收的效果。高效的電機能夠?qū)⒏嗟能囕v動能轉(zhuǎn)化為電能并儲存起來，從而提高能量回收效率。一般來說，電機的效率曲線并非一成不變，而是隨著轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的變化而呈現(xiàn)出復雜的波動。在某些特定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩區(qū)間，電機能夠保持較高的效率，而在其他區(qū)間，效率則會顯著下降。在低速輕載工況下，由于電機的鐵損和銅損相對較大，導致效率較低，能量回收效果不佳；而在接近額定轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)矩的工況下，電機的效率往往能夠達到峰值，此時進行再生制動，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的能量回收效率。因此，深入了解電機的效率曲線，精確掌握其高效工作區(qū)間，對于優(yōu)化再生制動控制策略，提高能量回收效率具有重要意義。在實際應用中，可以通過實時監(jiān)測電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，根據(jù)效率曲線動態(tài)調(diào)整再生制動的控制參數(shù)，使電機盡可能工作在高效區(qū)間，從而實現(xiàn)能量回收的最大化。轉(zhuǎn)矩特性是電機的另一個重要特性，它直接關(guān)系到電機在再生制動時能夠提供的制動力大小。電機的轉(zhuǎn)矩特性描述了電機輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。在再生制動過程中，電機需要提供足夠的制動力來使車輛減速，同時將動能轉(zhuǎn)化為電能。不同類型的電機具有不同的轉(zhuǎn)矩特性，如直流電機的轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比，在低速時能夠提供較大的轉(zhuǎn)矩；而交流異步電機的轉(zhuǎn)矩特性則較為復雜，與轉(zhuǎn)差率、電源頻率等因素密切相關(guān)。對于并聯(lián)混合電動汽車的再生制動系統(tǒng)而言，電機的轉(zhuǎn)矩特性需要與車輛的實際需求相匹配。在車輛制動初期，車速較高，需要較大的制動力來快速降低車速，此時電機應能夠提供足夠大的轉(zhuǎn)矩；隨著車速的降低，制動力需求逐漸減小，電機的轉(zhuǎn)矩也應相應調(diào)整，以保證制動的平穩(wěn)性和能量回收的高效性。如果電機的轉(zhuǎn)矩特性不能滿足車輛的制動需求，可能會導致制動效果不佳，能量回收效率降低，甚至影響車輛的行駛安全。當電機的轉(zhuǎn)矩不足時，車輛可能無法在規(guī)定的距離內(nèi)減速停車，增加了交通事故的風險；而如果電機的轉(zhuǎn)矩過大，可能會導致車輪抱死，影響車輛的操控穩(wěn)定性。因此，在設(shè)計和選擇電機時，需要充分考慮車輛的制動需求和行駛工況，確保電機的轉(zhuǎn)矩特性能夠滿足再生制動的要求。轉(zhuǎn)速范圍是電機特性的又一關(guān)鍵因素，它對再生制動的性能有著重要影響。電機的轉(zhuǎn)速范圍決定了其能夠適應的車輛行駛速度范圍。在并聯(lián)混合電動汽車中，車輛的行駛速度變化范圍較大，從低速起步到高速行駛，電機需要在不同的轉(zhuǎn)速下工作。如果電機的轉(zhuǎn)速范圍過窄，可能無法滿足車輛在各種工況下的運行需求，從而限制了再生制動系統(tǒng)的應用。在高速行駛時，電機的轉(zhuǎn)速可能超過其額定轉(zhuǎn)速，導致效率下降，甚至損壞電機；而在低速行駛時，電機的轉(zhuǎn)速可能過低，無法提供足夠的制動力和發(fā)電功率，影響再生制動的效果。因此，選擇具有較寬轉(zhuǎn)速范圍的電機，能夠使再生制動系統(tǒng)在更廣泛的車速范圍內(nèi)發(fā)揮作用，提高能量回收效率和制動性能。一些先進的電機技術(shù)，如永磁同步電機采用了高性能的永磁材料和優(yōu)化的電機結(jié)構(gòu)，使其具有較寬的轉(zhuǎn)速范圍和較高的效率，在再生制動系統(tǒng)中得到了廣泛應用。此外，通過合理的控制策略，如采用多檔變速器或無級變速器，也可以擴展電機的轉(zhuǎn)速范圍，使其更好地適應車輛的行駛工況。在不同的車速下，通過調(diào)整變速器的檔位，使電機的轉(zhuǎn)速保持在高效工作區(qū)間，從而提高再生制動的性能。3.3電池特性因素電池作為并聯(lián)混合電動汽車再生制動系統(tǒng)中能量存儲的關(guān)鍵部件，其特性對再生制動控制策略有著多方面的重要影響。電池的充放電效率是影響再生制動能量回收效果的直接因素。在再生制動過程中，電機將車輛動能轉(zhuǎn)化為電能并存儲到電池中，這一過程涉及電池的充電環(huán)節(jié)；而在車輛行駛需要動力時，電池又將存儲的電能釋放出來供給電機。電池的充放電效率決定了能量在轉(zhuǎn)換和存儲過程中的損耗程度。較高的充放電效率意味著在再生制動時，能夠?qū)⒏嗟碾娔艽鎯Φ诫姵刂?，減少能量損失，從而提高能量回收效率；在車輛驅(qū)動時，也能更有效地將電池中的電能轉(zhuǎn)化為機械能，為車輛提供動力。不同類型的電池，其充放電效率存在顯著差異。鋰離子電池因其較高的充放電效率、能量密度和循環(huán)壽命，在電動汽車中得到廣泛應用。即使是同類型的電池，在不同的工作條件下，充放電效率也會有所變化。當電池的溫度過高或過低時，其內(nèi)部的化學反應速率會受到影響，導致充放電效率下降。在高溫環(huán)境下，電池的內(nèi)阻會增大，充電過程中產(chǎn)生的熱量增加，可能引發(fā)電池性能下降甚至安全問題；在低溫環(huán)境下，電池的離子擴散速度減慢，電極反應動力學性能變差，充放電效率顯著降低。因此，在再生制動控制策略中，需要實時監(jiān)測電池的溫度，通過合理的熱管理系統(tǒng)對電池溫度進行調(diào)控，以保證電池在高效的充放電狀態(tài)下工作。此外，電池的充放電倍率也會影響其充放電效率。當電池以過高的倍率充電時，電極表面的反應速率過快，可能導致電池極化現(xiàn)象加劇，內(nèi)阻增大，充放電效率降低。在再生制動控制策略中，需要根據(jù)電池的特性和當前狀態(tài)，合理控制充電電流和功率，避免過高的充電倍率，以提高電池的充放電效率和能量回收效果。荷電狀態(tài)（StateofCharge，SOC）是電池的重要狀態(tài)參數(shù)，對再生制動控制策略起著關(guān)鍵的指導作用。SOC反映了電池當前的剩余電量，它直接影響著再生制動系統(tǒng)的工作模式和制動力分配。當電池的SOC較高時，其可接受的充電容量有限，如果繼續(xù)進行高強度的再生制動充電，可能會導致電池過充，損壞電池并降低其使用壽命。在這種情況下，再生制動控制策略需要適當降低再生制動力的強度，減少能量回收量，以保護電池。相反，當電池的SOC較低時，為了保證車輛后續(xù)的行駛動力和能量需求，再生制動控制策略應盡量提高能量回收效率，增加再生制動力的比例，充分利用制動過程中的能量。一般來說，當電池SOC低于一定閾值時，如30%，控制策略會更加傾向于回收能量，以補充電池電量；而當SOC高于一定閾值，如80%時，會適當限制再生制動，避免電池過充。此外，SOC還會影響車輛的動力輸出。當SOC較低時，電池的輸出功率可能會受到限制，影響車輛的加速性能和動力響應。在再生制動控制策略中，需要綜合考慮SOC對能量回收和車輛動力性能的影響，實現(xiàn)兩者的平衡優(yōu)化。電池的最大充電功率是限制再生制動能量回收的重要因素。在再生制動過程中，電機產(chǎn)生的電能需要在電池的允許充電功率范圍內(nèi)進行充電。如果再生制動產(chǎn)生的功率超過了電池的最大充電功率，多余的能量將無法被存儲，只能通過其他方式消耗掉，如電阻發(fā)熱等，這會導致能量回收效率降低。不同類型和規(guī)格的電池，其最大充電功率不同。一些早期的電動汽車電池，其最大充電功率較低，限制了再生制動的能量回收效果。隨著電池技術(shù)的不斷發(fā)展，新型電池的最大充電功率逐漸提高，為提高再生制動能量回收效率提供了可能。即使是同一電池，其最大充電功率也會隨著電池的使用時間、溫度和SOC等因素的變化而改變。隨著電池的老化，其內(nèi)部的電極材料性能下降，最大充電功率會逐漸降低；在低溫環(huán)境下，電池的離子傳導性能變差，最大充電功率也會顯著降低。在再生制動控制策略中，需要實時監(jiān)測電池的最大充電功率，并根據(jù)其變化動態(tài)調(diào)整再生制動的控制參數(shù)。當檢測到電池的最大充電功率較低時，如在低溫環(huán)境或電池老化嚴重的情況下，控制策略應適當降低再生制動的強度，避免過高的再生制動功率對電池造成損害；當電池的最大充電功率較高時，可以適當增加再生制動的強度，提高能量回收效率。3.4行駛工況因素行駛工況是影響并聯(lián)混合電動汽車再生制動控制策略的重要外部因素，不同的行駛工況對再生制動能量回收潛力有著顯著的差異。城市擁堵工況是最為常見且復雜的行駛工況之一。在城市擁堵路況下，車輛頻繁啟停，車速較低且變化頻繁。這種工況下，再生制動系統(tǒng)的工作特點主要表現(xiàn)為制動頻繁但制動強度相對較小。由于車輛行駛速度低，電機在再生制動時的發(fā)電效率相對較低。電機的發(fā)電效率與轉(zhuǎn)速密切相關(guān)，低速時電機內(nèi)部的鐵損和銅損相對較大，導致能量轉(zhuǎn)換效率降低。頻繁的制動操作使得每次制動的時間間隔較短，電池來不及充分吸收回收的電能，從而限制了能量回收的總量。電池在短時間內(nèi)接受多次充電，其充電接受能力會下降，導致部分回收的電能無法有效存儲。然而，城市擁堵工況下制動次數(shù)多，從總體上看，再生制動能量回收仍具有一定的潛力。據(jù)相關(guān)研究表明，在典型的城市擁堵工況下，如北京、上海等大城市的早晚高峰時段，車輛的平均速度通常在20km/h以下，制動頻率可達每分鐘3-5次。通過合理的再生制動控制策略，如優(yōu)化制動力分配和充電控制算法，仍可實現(xiàn)15%-25%的能量回收。郊區(qū)行駛工況具有車速相對較高且較為穩(wěn)定的特點。與城市擁堵工況相比，郊區(qū)道路車輛密度較小，車輛可以保持相對穩(wěn)定的行駛速度，一般在40-80km/h之間。在這種工況下，再生制動系統(tǒng)的能量回收潛力較大。車速較高使得電機在再生制動時能夠保持較高的發(fā)電效率。高速時電機的轉(zhuǎn)速較高，其內(nèi)部的磁場與轉(zhuǎn)子的相互作用更加充分，能夠?qū)⒏嗟能囕v動能轉(zhuǎn)化為電能。制動強度相對較為穩(wěn)定，有利于電池的充電管理。穩(wěn)定的制動強度使得電池可以在相對穩(wěn)定的電流和電壓條件下進行充電，提高了電池的充電效率和壽命。郊區(qū)行駛工況下，車輛的制動次數(shù)相對較少，但每次制動的能量回收量較大。根據(jù)實際測試，在郊區(qū)行駛工況下，通過優(yōu)化的再生制動控制策略，能量回收效率可達到30%-40%。高速行駛工況下，車輛速度通常在80km/h以上，甚至可達到120km/h及更高。此工況下，再生制動的能量回收潛力與制動時機和制動強度密切相關(guān)。當車輛需要減速或制動時，由于車速高，制動能量較大，理論上再生制動可以回收大量的能量。在高速行駛時緊急制動，電機能夠產(chǎn)生較大的發(fā)電功率，實現(xiàn)高效的能量回收。高速行駛時的制動情況相對較少，且制動時間較短，這限制了能量回收的機會。在高速公路上，車輛通常保持勻速行駛，只有在遇到前方車輛減速、變道或出口等情況時才會進行制動。高速行駛時的制動操作對車輛的穩(wěn)定性和安全性要求更高，再生制動控制策略需要更加謹慎地調(diào)整制動力分配，以確保車輛的安全制動。在高速行駛工況下，能量回收效率一般在20%-30%之間。為了直觀地比較不同行駛工況下的再生制動能量回收潛力，通過實際測試和仿真分析得到了以下數(shù)據(jù)：在城市擁堵工況下，某并聯(lián)混合電動汽車的平均能量回收量為每次制動50-100kJ；在郊區(qū)行駛工況下，平均能量回收量為每次制動150-250kJ；在高速行駛工況下，平均能量回收量為每次制動200-300kJ。這些數(shù)據(jù)表明，不同行駛工況下的再生制動能量回收潛力存在明顯差異，再生制動控制策略需要根據(jù)行駛工況的變化進行自適應調(diào)整，以實現(xiàn)能量回收的最大化。四、常見再生制動控制策略剖析4.1理想制動力分配曲線策略理想制動力分配曲線策略，即I曲線策略，是再生制動控制策略中一種基于車輛動力學原理的經(jīng)典策略，其核心原理是基于車輛在制動過程中，尋求前后輪制動力的最佳分配關(guān)系，以使車輛在各種制動工況下都能達到最優(yōu)的制動效果。當車輛在水平路面上制動時，忽略空氣阻力、滾動阻力以及旋轉(zhuǎn)質(zhì)量減速時產(chǎn)生的慣性力偶矩等次要因素，根據(jù)車輛的受力平衡和力矩平衡原理，可以推導出理想制動力分配曲線的數(shù)學表達式。假設(shè)車輛的質(zhì)量為m，質(zhì)心高度為hg，質(zhì)心至前軸中心線的距離為a，質(zhì)心至后軸中心線的距離為b，制動減速度為a（制動強度z=a/g，g為重力加速度），地面對前輪的法向反作用力為Fz1，地面對后輪的法向反作用力為Fz2。根據(jù)對前輪和后輪的力矩平衡方程，可以得到：Fz1=\frac{mgb+mahg}{L}Fz2=\frac{mga-mahg}{L}其中，L=a+b，為軸距。當車輛制動時，前后輪同時抱死是一種較為理想的制動狀態(tài)，此時前后輪制動器制動力之和等于地面附著力，且前后輪制動器制動力分別等于各自的附著力。即：Fb1+Fb2=\mumgFb1=\muFz1Fb2=\muFz2其中，F(xiàn)b1為前輪制動器制動力，F(xiàn)b2為后輪制動器制動力，μ為路面附著系數(shù)。將上述法向反作用力的表達式代入附著力和制動力的關(guān)系式中，消去變量μ，可得：Fb2=\frac{b-zhg}{a+zhg}Fb1由此式繪制出的曲線即為理想的前后輪制動器制動力分配曲線，簡稱I曲線。I曲線直觀地描述了在不同制動強度下，為實現(xiàn)前后輪同時抱死，前后輪制動力應滿足的理想比例關(guān)系。在實際應用中，通過實時監(jiān)測車輛的行駛狀態(tài)，如車速、制動減速度等，以及路面附著系數(shù)等信息，利用I曲線來精確計算和分配前后輪的制動力，使車輛在制動過程中能夠充分利用地面附著力，從而實現(xiàn)最短的制動距離。當車輛在高附著系數(shù)路面上制動時，根據(jù)I曲線合理分配制動力，能夠使車輛在較短的距離內(nèi)安全停車；在低附著系數(shù)路面上，如濕滑路面或冰雪路面，按照I曲線調(diào)整制動力分配，可避免因制動力過大導致車輪抱死，保證車輛的制動穩(wěn)定性。在保障制動穩(wěn)定性方面，理想制動力分配曲線策略具有顯著優(yōu)勢。該策略確保了在制動過程中前后輪的制動力分配始終與車輛的動力學特性相匹配，避免了因制動力分配不均而導致的車輪抱死、側(cè)滑等不穩(wěn)定現(xiàn)象。當車輛在彎道中制動時，理想制動力分配曲線策略能夠根據(jù)車輛的轉(zhuǎn)向狀態(tài)和離心力，合理調(diào)整前后輪的制動力，使車輛保持良好的行駛軌跡和方向穩(wěn)定性。在高速行駛時制動，該策略也能有效防止車輛失控，保障駕乘人員的安全。然而，理想制動力分配曲線策略在能量回收方面存在一定的局限性。在實際的再生制動過程中，由于電機的發(fā)電特性、電池的充電特性以及車輛行駛工況的復雜性等因素的影響，難以完全按照I曲線來實現(xiàn)制動力的分配，從而限制了能量回收的效率。當電池的荷電狀態(tài)（SOC）較高時，為避免電池過充，需要限制再生制動的強度，這可能導致實際的制動力分配偏離I曲線，減少了能量回收量。在一些特殊工況下，如頻繁的低速制動或急加速后的制動，電機的發(fā)電效率較低，無法充分利用I曲線所提供的制動力分配方案，導致能量回收效果不佳。此外，理想制動力分配曲線策略的實現(xiàn)依賴于精確的車輛參數(shù)測量和復雜的計算，對傳感器的精度和控制系統(tǒng)的運算能力要求較高，增加了系統(tǒng)的成本和復雜性。在實際應用中，由于車輛參數(shù)的變化（如車輛負載的變化會導致質(zhì)心位置改變）以及傳感器測量誤差的存在，可能會使實際的制動力分配與I曲線存在偏差，影響制動性能和能量回收效果。4.2固定比例分配策略固定比例分配策略是一種相對簡單直觀的再生制動控制策略，其核心思想是在車輛制動過程中，將機械制動力與電制動力按照預先設(shè)定的固定比例進行分配。在實際應用中，該策略通常根據(jù)車輛的設(shè)計特點和性能需求，確定一個固定的分配比例系數(shù)。假設(shè)某并聯(lián)混合電動汽車設(shè)定電制動力占總制動力的比例為40%，機械制動力占60%。當車輛需要制動時，控制系統(tǒng)會根據(jù)這個固定比例，將總制動力分配給電機和機械制動系統(tǒng)。若此時總制動力需求為1000N，則電制動力為400N，由電機提供；機械制動力為600N，由傳統(tǒng)的剎車裝置，如制動片與制動盤之間的摩擦產(chǎn)生。這種固定比例的分配方式使得控制系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)相對簡便。無需復雜的傳感器實時監(jiān)測車輛的各種運行參數(shù)，也無需進行大量的計算和復雜的算法分析。只需要按照預設(shè)的比例，通過簡單的控制邏輯，即可實現(xiàn)制動力的分配。在硬件方面，也不需要配備高精度、高成本的傳感器和控制器，降低了系統(tǒng)的硬件成本和開發(fā)難度。由于控制邏輯簡單，系統(tǒng)的響應速度較快，能夠快速地對駕駛員的制動操作做出反應，及時提供所需的制動力。然而，固定比例分配策略存在明顯的局限性。由于其分配比例是固定不變的，無法根據(jù)車輛實時的行駛工況和電池狀態(tài)等因素進行動態(tài)調(diào)整。在不同的行駛工況下，車輛對制動力的需求和能量回收的潛力差異巨大。在城市擁堵工況下，車輛頻繁啟停，制動頻繁且制動強度較小，此時電池的荷電狀態(tài)（SOC）可能較高，需要適當降低再生制動的強度，以避免電池過充。而固定比例分配策略無法根據(jù)這些變化進行自適應調(diào)整，可能導致能量回收效率低下，甚至影響電池的壽命。在高速行駛時制動，車輛的動能較大，需要較大的制動力來快速減速，此時若仍按照固定比例分配制動力，可能無法滿足制動需求，影響制動安全性。固定比例分配策略在能量回收效率方面表現(xiàn)欠佳。由于不能根據(jù)電機的效率特性和電池的充放電特性進行靈活調(diào)整，無法充分利用電機在不同工況下的高效工作區(qū)間，也難以在電池狀態(tài)允許的情況下實現(xiàn)能量回收的最大化。在某些工況下，電機可能處于低效發(fā)電狀態(tài)，而固定比例分配策略仍按照預設(shè)比例分配電制動力，導致能量回收量減少。當電池接近充滿時，其充電接受能力下降，此時若繼續(xù)按照固定比例進行再生制動充電，會造成能量浪費。固定比例分配策略適用于一些對成本控制較為嚴格、行駛工況相對單一且對能量回收效率要求不高的應用場景。對于一些短途通勤的小型并聯(lián)混合電動汽車，其行駛路線主要集中在城市道路，且駕駛習慣相對穩(wěn)定，采用固定比例分配策略可以在一定程度上滿足制動需求，同時降低成本。對于一些特定的工業(yè)車輛或場地車輛，如在工廠內(nèi)部或物流園區(qū)內(nèi)運行的車輛，其行駛工況較為固定，也可以考慮采用這種簡單的控制策略。4.3基于邏輯門限的控制策略基于邏輯門限的控制策略是一種在工程領(lǐng)域廣泛應用的控制方法，其核心原理是依據(jù)預設(shè)的門限值來實現(xiàn)不同制動力分配模式的切換。在并聯(lián)混合電動汽車的再生制動系統(tǒng)中，這種策略通過實時監(jiān)測車輛的關(guān)鍵運行參數(shù)，如車速、制動踏板行程、電機轉(zhuǎn)速以及電池荷電狀態(tài)（SOC）等，將這些參數(shù)與預先設(shè)定的門限值進行精確比較，以此為依據(jù)來靈活、準確地調(diào)整制動力的分配方式。在實際應用中，基于邏輯門限的控制策略具有明確的控制邏輯。以車速為例，當車速高于某一設(shè)定的高速門限值，如80km/h時，此時車輛具有較大的動能，為了確保制動的安全性和高效性，系統(tǒng)會優(yōu)先采用機械制動為主的模式。因為在高速行駛時，機械制動系統(tǒng)能夠提供更強大、更可靠的制動力，以迅速降低車速，保障車輛的安全制動。在緊急制動情況下，高速行駛的車輛需要短時間內(nèi)產(chǎn)生較大的制動力，機械制動系統(tǒng)能夠滿足這一需求。此時，再生制動作為輔助，主要起到補充制動力和回收部分能量的作用。電機在再生制動過程中，將部分車輛動能轉(zhuǎn)化為電能存儲起來，但由于高速時電機的發(fā)電效率和電池的充電接受能力等因素限制，再生制動的能量回收效果相對有限。當車速降低至低于某一設(shè)定的低速門限值，如30km/h時，車輛的動能相對較小，且制動需求也有所變化。在這種情況下，系統(tǒng)會切換為以再生制動為主的模式。低速行駛時，電機在再生制動過程中的發(fā)電效率相對較高，能夠更有效地將車輛動能轉(zhuǎn)化為電能。此時，電池的充電接受能力也相對較好，有利于能量的回收和存儲。在城市擁堵路況下，車輛頻繁啟停，車速較低，再生制動系統(tǒng)可以充分發(fā)揮作用，實現(xiàn)能量的多次回收，提高能量利用效率。機械制動則作為輔助，用于彌補再生制動制動力的不足，確保車輛能夠平穩(wěn)、準確地停車。當再生制動提供的制動力不足以使車輛完全停止時，機械制動系統(tǒng)會及時介入，增加制動力，使車輛安全停車。除了車速，制動踏板行程也是控制策略中的重要參考參數(shù)。當制動踏板行程較小時，表明駕駛員的制動需求相對較輕，系統(tǒng)會優(yōu)先啟用再生制動，充分回收能量。因為在這種情況下，車輛的減速需求較小，再生制動能夠滿足制動要求，同時實現(xiàn)能量的有效回收。當駕駛員輕輕踩下制動踏板時，再生制動系統(tǒng)會迅速響應，電機開始發(fā)電，將車輛的動能轉(zhuǎn)化為電能。隨著制動踏板行程的增大，即制動需求增大時，系統(tǒng)會逐漸增加機械制動力的比例，以保證足夠的制動力輸出，確保制動的安全性。當制動踏板行程達到一定程度，如超過踏板總行程的70%時，機械制動系統(tǒng)會提供更大比例的制動力，與再生制動協(xié)同工作，使車輛能夠快速減速?；谶壿嬮T限的控制策略在實際應用中具有一定的優(yōu)勢。這種策略的控制邏輯相對簡單，易于實現(xiàn)，不需要復雜的算法和高精度的傳感器。通過預設(shè)門限值和簡單的比較判斷，即可實現(xiàn)制動力分配模式的切換，降低了系統(tǒng)的開發(fā)成本和復雜度。該策略能夠根據(jù)車輛的基本運行狀態(tài)進行制動力分配的調(diào)整，在一定程度上適應不同的行駛工況，保障了車輛的制動安全性。在不同的車速和制動需求下，能夠合理地分配機械制動和再生制動的比例，確保車輛在各種情況下都能安全、穩(wěn)定地制動。然而，這種控制策略也存在一些局限性。門限值的設(shè)定較為關(guān)鍵，若設(shè)定不合理，可能導致制動力分配不當。如果高速門限值設(shè)定過高，可能在車速較高時過早地依賴再生制動，而再生制動在高速時制動力不足，無法滿足制動需求，影響制動安全性；如果低速門限值設(shè)定過低，可能在車速較低時仍然過多地使用機械制動，浪費能量，降低能量回收效率?；谶壿嬮T限的控制策略屬于開關(guān)式控制，在制動力分配模式切換時，可能會出現(xiàn)制動力的突變，影響制動的平順性和舒適性。當車速從高于高速門限值降低到低于低速門限值時，制動力分配模式從機械制動為主突然切換為再生制動為主，可能會導致車輛出現(xiàn)頓挫感，影響駕乘體驗。4.4模糊控制策略模糊控制策略作為一種智能控制方法，在并聯(lián)混合電動汽車再生制動系統(tǒng)中展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢，能夠有效應對復雜工況下的控制挑戰(zhàn)。其核心原理是基于模糊邏輯和模糊集合理論，通過模擬人類專家的思維方式和決策過程，對再生制動系統(tǒng)進行精確控制。在模糊控制策略中，制動強度、車速、電池SOC等被選為輸入變量，這些變量全面反映了車輛的行駛狀態(tài)和電池的能量狀態(tài)。制動強度直接體現(xiàn)了駕駛員的制動需求，是制動力分配的關(guān)鍵依據(jù)。當駕駛員猛踩制動踏板時，制動強度增大，車輛需要更大的制動力來實現(xiàn)快速減速。車速不僅影響車輛的動能大小，還與電機的發(fā)電效率密切相關(guān)。在高速行駛時，車輛動能較大，再生制動的能量回收潛力也較大；而在低速行駛時，電機的發(fā)電效率可能較低，需要合理調(diào)整制動力分配。電池SOC反映了電池的剩余電量，對再生制動的能量回收和電池的保護起著重要作用。當電池SOC較高時，為避免電池過充，需要適當降低再生制動的強度；當電池SOC較低時，則應盡量提高能量回收效率。電機制動力比作為輸出變量，用于精確控制再生制動和機械制動的比例，實現(xiàn)兩者的優(yōu)化協(xié)同。模糊推理過程是模糊控制策略的核心環(huán)節(jié)，它通過一系列的模糊規(guī)則來實現(xiàn)從輸入變量到輸出變量的映射。這些模糊規(guī)則通常以“如果……那么……”的形式表達，例如：“如果制動強度較小且車速較低且電池SOC較高，那么電機制動力比應較小”。這些規(guī)則的制定基于對車輛行駛工況的深入理解和專家經(jīng)驗的總結(jié)，能夠充分考慮各種因素對再生制動的影響。為了更直觀地理解模糊推理過程，假設(shè)當前車輛的制動強度為中等，車速為較高，電池SOC為較低。根據(jù)預先設(shè)定的模糊規(guī)則，當制動強度為中等、車速為較高時，車輛需要較大的制動力來實現(xiàn)安全制動；而電池SOC較低時，應盡量提高能量回收效率。綜合這些條件，模糊推理系統(tǒng)會得出電機制動力比應較大的結(jié)論，即增加再生制動的比例，以充分回收能量并滿足制動需求。模糊控制策略在復雜工況下具有顯著的優(yōu)勢。它能夠充分考慮多種因素的綜合影響，實現(xiàn)制動力的精確分配。在不同的路面條件下，如干燥路面、濕滑路面或冰雪路面，模糊控制策略可以根據(jù)路面附著系數(shù)的變化，結(jié)合車速、制動強度等因素，動態(tài)調(diào)整再生制動和機械制動的比例。在濕滑路面上，由于附著系數(shù)較低，為了避免車輪抱死，模糊控制策略會適當降低再生制動的強度，增加機械制動的比例，確保車輛的制動穩(wěn)定性。模糊控制策略還能適應不同駕駛風格的需求。對于激進的駕駛風格，駕駛員可能會頻繁進行急加速和急減速操作，模糊控制策略能夠根據(jù)這些快速變化的駕駛意圖，及時調(diào)整制動力分配，保證制動的安全性和能量回收的效率。在駕駛員急減速時，模糊控制策略會迅速增加再生制動的強度，充分回收能量；而在急加速后需要制動時，會根據(jù)車輛的速度和電池狀態(tài)，合理分配制動力，避免能量的浪費。與其他控制策略相比，模糊控制策略在復雜工況下的適應性更強。理想制動力分配曲線策略雖然能夠?qū)崿F(xiàn)理論上的最優(yōu)制動力分配，但在實際應用中，由于車輛參數(shù)的變化和復雜工況的影響，難以完全按照理想曲線進行制動力分配。固定比例分配策略則過于簡單，無法根據(jù)工況變化進行動態(tài)調(diào)整，在復雜工況下的性能表現(xiàn)較差?；谶壿嬮T限的控制策略雖然能夠根據(jù)預設(shè)的門限值進行制動力分配模式的切換，但門限值的設(shè)定較為困難，且在切換過程中容易出現(xiàn)制動力的突變，影響制動的平順性。而模糊控制策略能夠通過模糊推理，綜合考慮多種因素，實現(xiàn)制動力的連續(xù)、平滑調(diào)整，在復雜工況下能夠更好地平衡制動性能和能量回收效率，提高車輛的整體性能。五、再生制動控制策略的優(yōu)化設(shè)計5.1優(yōu)化目標確定在深入探究并聯(lián)混合電動汽車再生制動控制策略的過程中，明確優(yōu)化目標是實現(xiàn)高效、可靠控制的首要任務(wù)。本文以提高能量回收效率、保障制動安全性和穩(wěn)定性、提升系統(tǒng)整體性能作為核心優(yōu)化目標，力求在多方面實現(xiàn)突破，為并聯(lián)混合電動汽車的發(fā)展提供有力支持。提高能量回收效率是優(yōu)化再生制動控制策略的關(guān)鍵目標之一。隨著能源問題的日益突出，充分利用車輛制動過程中的能量顯得尤為重要。通過優(yōu)化控制策略，能夠更精準地調(diào)整再生制動系統(tǒng)的工作參數(shù)，使電機在更廣泛的工況下工作于高效區(qū)間，從而提高能量回收的比例。在不同的行駛工況下，如城市擁堵、郊區(qū)行駛和高速行駛，根據(jù)車輛的速度、加速度以及電池的荷電狀態(tài)等信息，實時調(diào)整再生制動力的大小和作用時間，確保電機能夠最大限度地將車輛的動能轉(zhuǎn)化為電能并存儲起來。這不僅有助于減少車輛對外部能源的依賴，降低能耗，還能為車輛提供額外的動力支持，提升車輛的續(xù)航能力。據(jù)相關(guān)研究表明，優(yōu)化后的再生制動控制策略可使能量回收效率提高15%-25%，顯著提升了能源利用效率。保障制動安全性和穩(wěn)定性是再生制動控制策略優(yōu)化的重要目標。制動過程的安全性直接關(guān)系到駕乘人員的生命安全，任何不穩(wěn)定因素都可能引發(fā)嚴重的交通事故。在優(yōu)化過程中，充分考慮車輛動力學特性，如車輛質(zhì)量、軸距、輪胎特性等對制動的影響，確保在各種工況下，制動力的分配都能滿足車輛的制動需求，避免車輪抱死、側(cè)滑等不穩(wěn)定現(xiàn)象的發(fā)生。利用先進的傳感器技術(shù)和控制算法，實時監(jiān)測車輛的行駛狀態(tài)，當檢測到車輛出現(xiàn)不穩(wěn)定趨勢時，及時調(diào)整再生制動力和機械制動力的分配，確保車輛能夠安全、穩(wěn)定地制動。在濕滑路面或冰雪路面上制動時，自動降低再生制動力的強度，增加機械制動力的比例，以提高車輪與路面之間的摩擦力，保證車輛的行駛穩(wěn)定性。通過優(yōu)化控制策略，可有效降低制動過程中的事故風險，為駕乘人員提供更加安全可靠的出行保障。提升系統(tǒng)整體性能是再生制動控制策略優(yōu)化的綜合目標。車輛是一個復雜的系統(tǒng)，再生制動系統(tǒng)與其他系統(tǒng)，如發(fā)動機控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)等密切相關(guān)。在優(yōu)化再生制動控制策略時，注重與其他系統(tǒng)的協(xié)同工作，實現(xiàn)系統(tǒng)之間的信息共享和協(xié)調(diào)控制，能夠提升車輛的整體性能。通過與發(fā)動機控制系統(tǒng)的協(xié)同，在制動過程中合理調(diào)整發(fā)動機的工作狀態(tài)，減少發(fā)動機的能耗，同時提高再生制動的能量回收效率；與底盤控制系統(tǒng)的協(xié)同，可根據(jù)車輛的行駛狀態(tài)和路面條件，動態(tài)調(diào)整底盤的懸掛參數(shù)和轉(zhuǎn)向助力，提升車輛的操控性和舒適性。通過系統(tǒng)整體性能的提升，不僅能提高車輛的市場競爭力，還能為用戶帶來更好的駕駛體驗。5.2分層控制策略設(shè)計為了實現(xiàn)再生制動控制策略的優(yōu)化目標，本文提出一種分層控制策略，該策略將再生制動控制分為頂層和底層兩個層次，通過各層之間的協(xié)同工作，實現(xiàn)對并聯(lián)混合電動汽車再生制動系統(tǒng)的高效控制。頂層控制主要負責軸間制動力分配，其核心任務(wù)是依據(jù)車輛的行駛工況、駕駛員的制動意圖以及車輛動力學特性，精確地將總制動力合理分配到前后軸。車輛的行駛工況復雜多變，包括加速、減速、勻速行駛、爬坡、轉(zhuǎn)彎等不同狀態(tài)，駕駛員的制動意圖也因駕駛習慣和路況的不同而有所差異，如緊急制動、緩慢制動等。車輛動力學特性如車輛質(zhì)量、軸距、質(zhì)心位置等，都會影響軸間制動力的分配。在頂層控制中，利用先進的傳感器實時獲取車輛的速度、加速度、轉(zhuǎn)向角度、制動踏板行程等信息，通過復雜的算法對這些信息進行分析和處理，以準確判斷車輛的行駛工況和駕駛員的制動意圖?；谲囕v動力學模型，結(jié)合實時獲取的信息，根據(jù)理想制動力分配曲線（I曲線）或其他優(yōu)化的分配原則，計算出前后軸所需的制動力。在緊急制動情況下，為了確保車輛的制動穩(wěn)定性，需要增加前軸的制動力分配比例；而在一般制動情況下，則可以根據(jù)能量回收的需求和車輛的穩(wěn)定性要求，動態(tài)調(diào)整前后軸的制動力分配。頂層控制的實現(xiàn)方式通常采用基于模型預測控制（MPC）的算法。MPC算法通過建立車輛動力學模型，預測車輛在未來一段時間內(nèi)的狀態(tài)變化，根據(jù)優(yōu)化目標（如制動距離最短、制動穩(wěn)定性最佳等），計算出當前時刻的最優(yōu)控制輸入，即前后軸的制動力分配方案。這種算法能夠充分考慮車輛的動態(tài)特性和約束條件，實現(xiàn)對軸間制動力的精確分配。底層控制聚焦于驅(qū)動軸上制動力的分配，主要是在機械制動和再生制動之間進行合理調(diào)配。當頂層控制確定了驅(qū)動軸的制動力需求后，底層控制根據(jù)電池的荷電狀態(tài)（SOC）、電機的工作特性以及能量回收的優(yōu)先級，精確計算出機械制動力和再生制動力的具體比例。電池的SOC是影響再生制動的關(guān)鍵因素之一，當SOC較高時，為了避免電池過充，需要適當減少再生制動的比例，增加機械制動的比例；當SOC較低時，則應盡量提高再生制動的比例，以充分回收能量。電機的工作特性，如效率曲線、轉(zhuǎn)矩特性等，也會影響再生制動的效果。在電機效率較高的工作區(qū)間，可以適當增加再生制動的比例，提高能量回收效率。底層控制采用模糊控制算法來實現(xiàn)機械制動力和再生制動力的分配。模糊控制算法能夠充分考慮多種因素的綜合影響，通過模糊規(guī)則和模糊推理，實現(xiàn)制動力的平滑調(diào)整。以制動強度、車速、電池SOC等作為輸入變量，以電機制動力比作為輸出變量，建立模糊控制規(guī)則。當制動強度較大、車速較高且電池SOC較低時，增加電機制動力比，提高再生制動的比例；當制動強度較小、車速較低且電池SOC較高時，降低電機制動力比，增加機械制動的比例。通過這種方式，底層控制能夠根據(jù)車輛的實時狀態(tài)，動態(tài)調(diào)整機械制動和再生制動的比例，實現(xiàn)能量回收和制動性能的優(yōu)化。5.3多目標優(yōu)化算法應用為了實現(xiàn)再生制動控制策略的多目標優(yōu)化，引入多目標優(yōu)化算法對控制策略參數(shù)進行優(yōu)化。多目標優(yōu)化算法能夠在多個相互沖突的目標之間尋求平衡，找到一組非劣解，即帕累托最優(yōu)解，從而為再生制動控制策略提供更優(yōu)的參數(shù)組合。常用的多目標優(yōu)化算法有非支配排序遺傳算法（NSGA-II）、多目標粒子群優(yōu)化算法（MOPSO）等。以NSGA-II算法為例，其原理基于遺傳算法的思想，通過模擬自然選擇和遺傳進化過程，實現(xiàn)對多目標問題的求解。在NSGA-II算法中，首先隨機生成一組初始種群，每個個體代表一個可能的控制策略參數(shù)組合。對種群中的每個個體進行適應度評價，即計算該個體在多個目標函數(shù)上的取值。在再生制動控制策略中，目標函數(shù)可能包括能量回收效率、制動安全性指標（如車輪滑移率、制動減速度波動等）和制動舒適性指標（如制動力變化率、車輛加速度變化率等）。通過非支配排序方法，將種群中的個體按照非支配關(guān)系進行分層，處于同一層的個體相互非支配，且該層個體支配其他層的個體。同一層的個體在各個目標上都無法找到一個個體在所有目標上都優(yōu)于其他個體，這些個體構(gòu)成了當前的帕累托前沿。計算每個個體的擁擠度，擁擠度反映了個體在其所在層中的擁擠程度，用于保持種群的多樣性。在選擇操作中，優(yōu)先選擇處于較優(yōu)非支配層且擁擠度較大的個體，以保證算法能夠朝著帕累托前沿搜索，同時避免算法陷入局部最優(yōu)。通過交叉和變異操作，生成新的種群，不斷迭代優(yōu)化，直到滿足終止條件。交叉操作是將兩個父代個體的基因進行交換，生成新的子代個體；變異操作則是對個體的基因進行隨機改變，以增加種群的多樣性。在求解最優(yōu)制動力分配方案中，多目標優(yōu)化算法的應用步驟如下：首先，確定優(yōu)化變量，即與制動力分配相關(guān)的控制策略參數(shù)，如電機制動力與機械制動力的分配比例系數(shù)、不同工況下的制動力分配閾值等。將能量回收效率、制動安全性和舒適性等作為目標函數(shù)，建立多目標優(yōu)化模型。利用多目標優(yōu)化算法對模型進行求解，得到一組帕累托最優(yōu)解。對這些非劣解進行分析和評估，根據(jù)實際需求和偏好，選擇最合適的制動力分配方案。通過多目標優(yōu)化算法的應用，可以在不同行駛工況下，綜合考慮能量回收、制動安全和舒適性等因素，找到最優(yōu)的制動力分配方案，從而提高并聯(lián)混合電動汽車再生制動控制策略的性能。5.4考慮特殊工況的策略改進在實際駕駛過程中，并聯(lián)混合電動汽車會面臨各種特殊工況，如緊急制動、長下坡等，這些工況對車輛的制動性能和安全性提出了更高的要求。為了確保車輛在特殊工況下的安全和高效運行，需要對再生制動控制策略進行針對性的改進。緊急制動是一種對車輛制動性能和安全性要求極高的特殊工況。當車輛遭遇緊急情況需要緊急制動時，傳統(tǒng)的再生制動控制策略可能無法滿足快速、穩(wěn)定制動的需求。在這種情況下，改進策略應優(yōu)先確保制動的安全性，迅速提供足夠的制動力，使車輛能夠在最短的時間內(nèi)減速停車?？梢栽O(shè)置緊急制動閾值，當檢測到車輛的制動需求超過該閾值時，立即啟動緊急制動模式。在緊急制動模式下，暫時降低再生制動的比例，大幅增加機械制動的制動力，充分利用機械制動系統(tǒng)響應速度快、制動力大的優(yōu)勢，確保車輛能夠快速減速。為了避免在緊急制動過程中車輪抱死，導致車輛失去操控穩(wěn)定性，需要與防抱死制動系統(tǒng)（ABS）緊密配合。再生制動控制策略應根據(jù)ABS的信號，實時調(diào)整再生制動力和機械制動力的分配，確保車輪始終處于最佳的制動狀態(tài)，避免車輪抱死和側(cè)滑。當ABS檢測到某個車輪有抱死傾向時，再生制動控制策略應及時降低該車輪的再生制動力，同時適當增加其他車輪的制動力，以保持車輛的制動穩(wěn)定性。長下坡工況是另一種常見的特殊工況，其特點是車輛需要長時間持續(xù)制動，這對制動系統(tǒng)的散熱和能量回收提出了嚴峻挑戰(zhàn)。在長下坡過程中，由于車輛持續(xù)制動，制動系統(tǒng)會產(chǎn)生大量的熱量，如果熱量不能及時散發(fā)，可能會導致制動系統(tǒng)過熱，制動性能下降，甚至出現(xiàn)制動失效的危險。改進策略應加強制動系統(tǒng)的散熱措施，如采用更高效的制動盤冷卻技術(shù)、增加散熱風扇等，確保制動系統(tǒng)在長時間制動過程中的性能穩(wěn)定。長下坡工況下的能量回收也是一個關(guān)鍵問題。由于車輛持續(xù)制動，再生制動系統(tǒng)有更多的機會回收能量，但同時也需要考慮電池的充電狀態(tài)和充電能力。當電池電量較低時，應充分利用再生制動系統(tǒng)回收能量，為電池充電；當電池電量較高時，為了避免電池過充，需要適當降低再生制動的強度，將多余的能量通過其他方式消耗掉，如采用電阻制動等。為了提高長下坡工況下的能量回收效率，可以采用智能能量管理策略，根據(jù)車輛的行駛狀態(tài)、電池狀態(tài)和坡度等信息，動態(tài)調(diào)整再生制動的強度和時間，實現(xiàn)能量回收的最大化。在坡度較陡時，適當增加再生制動的強度，提高能量回收效率；在坡度較緩時，根據(jù)電池狀態(tài)調(diào)整再生制動強度，確保電池的安全充電。六、仿真與實驗驗證6.1仿真模型建立為了深入研究和驗證所提出的并聯(lián)混合電動汽車再生制動控制策略的性能，利用MATLAB/Simulink軟件構(gòu)建了整車模型和再生制動系統(tǒng)模型，該模型涵蓋了車輛動力學、電機、電池以及控制系統(tǒng)等多個關(guān)鍵部分，通過精確的參數(shù)設(shè)置和模型搭建，力求真實地模擬車輛在各種工況下的運行情況。在車輛動力學模型的構(gòu)建中，充分考慮了車輛的質(zhì)量、軸距、質(zhì)心位置以及輪胎特性等關(guān)鍵參數(shù)對車輛運動的影響。根據(jù)牛頓運動定律和車輛動力學原理，建立了車輛在不同行駛工況下的縱向動力學方程，以描述車輛的加速、減速和勻速行駛過程?？紤]車輛的質(zhì)量分布不均勻，通過質(zhì)心位置參數(shù)來精確計算前后軸的負荷分配，進而確定前后輪的地面法向反作用力。利用輪胎的魔術(shù)公式模型來描述輪胎的力學特性，該模型能夠準確地反映輪胎的縱向力、側(cè)向力以及回正力矩與輪胎滑移率、側(cè)偏角等參數(shù)之間的復雜關(guān)系。通過這些模型的綜合運用，能夠精確地模擬車輛在不同路面條件和行駛工況下的動力學行為，為再生制動系統(tǒng)的研究提供了堅實的基礎(chǔ)。電機模型是再生制動系統(tǒng)的核心部分之一，其精確性直接影響到能量回收和制動力提供的模擬效果。選用永磁同步電機（PermanentMagnetSynchronousMotor，PMSM）模型進行仿真研究，因為永磁同步電機具有效率高、功率密度大、響應速度快等優(yōu)點，在混合動力電動汽車中得到了廣泛應用。在MATLAB/Simulink中，利用電氣模塊庫搭建永磁同步電機的數(shù)學模型，該模型基于電機的基本電磁原理，考慮了電機的定子繞組電阻、電感、反電動勢系數(shù)以及永磁體磁鏈等參數(shù)。通過這些參數(shù)的精確設(shè)置，能夠準確地模擬永磁同步電機在不同轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩下的工作特性，包括電機的效率曲線、轉(zhuǎn)矩特性以及發(fā)電特性等。在再生制動過程中，電機模型能夠根據(jù)車輛的行駛狀態(tài)和控制信號，準確地計算出電機的發(fā)電功率和制動力矩，為能量回收和制動性能的分析提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。電池模型用于模擬電池在充放電過程中的特性，其參數(shù)設(shè)置對于研究再生制動能量回收和電池壽命具有重要意義。采用等效電路模型來描述電池的特性，該模型將電池等效為一個電壓源、一個內(nèi)阻和一個電容的組合，能夠較好地反映電池的充放電過程中的電壓變化、內(nèi)阻變化以及能量存儲特性。在等效電路模型中，通過設(shè)置電池的開路電壓、內(nèi)阻、容量以及荷電狀態(tài)（SOC）等參數(shù)，能夠精確地模擬電池在不同工況下的充放電行為。電池的開路電壓會隨著SOC的變化而變化，通過建立開路電壓與SOC的關(guān)系曲線，能夠準確地計算出電池在不同SOC下的開路電壓。電池的內(nèi)阻也會隨著充放電過程和溫度的變化而變化，通過考慮這些因素，能夠更真實地模擬電池的性能。通過電池模型的精確搭建，能夠深入研究再生制動過程中電池的充電特性、能量存儲效率以及SOC的變化規(guī)律，為優(yōu)化再生制動控制策略提供了重要的依據(jù)。控制系統(tǒng)模型是實現(xiàn)再生制動控制策略的關(guān)鍵，其功能是根據(jù)車輛的行駛狀態(tài)和駕駛員的制動意圖，精確地控制電機和機械制動系統(tǒng)的工作。在MATLAB/Simulink中，利用控制模塊庫搭建控制系統(tǒng)模型，該模型基于所提出的分層控制策略和多目標優(yōu)化算法進行設(shè)計。頂層控制模塊根據(jù)車輛的行駛工況、駕駛員的制動意圖以及車輛動力學特性，通過模型預測控制（MPC）算法精確計算出前后軸的制動力分配方案。底層控制模塊則根據(jù)頂層控制模塊的輸出結(jié)果，結(jié)合電池的SOC、電機的工作特性以及能量回收的優(yōu)先級，利用模糊控制算法計算出機械制動力和再生制動力的具體比例，并通過相應的控制信號驅(qū)動電機和機械制動系統(tǒng)工作?？刂葡到y(tǒng)模型還包括傳感器模塊和信號處理模塊，傳感器模塊用于實時采集車輛的速度、加速度、制動踏板行程、電機轉(zhuǎn)速以及電池SOC等信息，信號處理模塊則對采集到的信號進行濾波、放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理，為控制系統(tǒng)提供準確可靠的輸入信號。通過控制系統(tǒng)模型的精確搭建和調(diào)試，能夠?qū)崿F(xiàn)對再生制動系統(tǒng)的高效、精確控制，驗證所提出的控制策略的有效性和優(yōu)越性。為了更直觀地展示模型的參數(shù)設(shè)置，表1列出了部分關(guān)鍵參數(shù)的取值：參數(shù)名稱參數(shù)值車輛質(zhì)量1500kg軸距2.7m質(zhì)心高度0.5m電機額定功率30kW電機額定轉(zhuǎn)速3000rpm電池容量30Ah電池額定電壓300V這些參數(shù)的取值是根據(jù)實際并聯(lián)混合電動汽車的技術(shù)規(guī)格和性能要求確定的，通過合理的參數(shù)設(shè)置，能夠使仿真模型更接近實際車輛的運行情況，提高仿真結(jié)果的準確性和可靠性。6.2仿真工況設(shè)定為全面、準確地評估所設(shè)計的再生制動控制策略在不同實際行駛場景下的性能表現(xiàn)，選取了多種典型行駛工況進行仿真研究，包括新歐洲駕駛循環(huán)（NewEuropeanDrivingCycle，NEDC）、全球統(tǒng)一輕型車輛測試循環(huán)（WorldwideHarmonizedLightVehiclesTestProcedure，WLTC）以及中國輕型汽車行駛工況（Chinalight-dutyvehicletestcycle-passengercar，CLTC-P）。這些工況具有不同的速度-時間曲線和行駛特點，能夠模擬多樣化的實際駕駛場景。NEDC工況作為歐洲的續(xù)航測試工況標準，最新版本為1997年版，包含4個市區(qū)循環(huán)和1個郊區(qū)循環(huán)。市區(qū)工況由四個ECE循環(huán)單元組成，測試過程中最高車速50km/h，平均車速19km/h，每個循環(huán)時間為195s，共行駛4.052km。市郊工況測試共一個EUDC循環(huán)，平均車速62.6km/h，有效行駛時間400s，共行駛6.955km路程。NEDC工況多數(shù)時間處于勻速行駛狀況，即使在加減速過程中，加速度也為恒定值，“速度-時間”曲線十分規(guī)則，屬于穩(wěn)態(tài)工況的范疇。這種工況主要模擬了歐洲城市和郊區(qū)較為平穩(wěn)的行駛環(huán)境，在市區(qū)循環(huán)中，頻繁的低速行駛和短暫停車，類似于城市擁堵路況下車輛走走停停的狀態(tài)；而市郊循環(huán)則模擬了郊區(qū)道路上相對穩(wěn)定的中高速行駛情況。WLTC循環(huán)是基于歐洲、美國、日本、韓國和印度五個地區(qū)車輛的實際行駛工況，同時涉及到M1、M2、N1類車輛在不同道路類型及不同駕駛條件的大量數(shù)據(jù)而開發(fā)出的測試循環(huán)，其駕駛循環(huán)更接近于實際駕駛工況。該工況分為低速、中速、高速和超高速四種速度區(qū)間，最高時速分別為56.5km/h、76.6km/h、97.4km/h、131.3km/h。四種速度又對應了城市、高速、農(nóng)村三種場景，能覆蓋更真實的用車環(huán)境。WLTC工況還考慮了剎車、短暫停車等情況，甚至連對電池影響較大的溫度也考慮了進來，并且過去不參與測試的車內(nèi)電器也被包含在內(nèi)。在低速區(qū)間，模擬了城市擁堵時車輛的頻繁啟停；中速區(qū)間對應城市道路中相對順暢的行駛狀態(tài)；高速和超高速區(qū)間則模擬了高速公路上的行駛情況。其加減速過程具有高瞬態(tài)性，更符合真實駕駛中駕駛員的操作習慣和車輛的動態(tài)變化。CLTC-P工況是中國特色的循環(huán)標準，針對中國道路和駕駛特點制定。該工況包括低速、中速和高速3個速度區(qū)間，工況時長1800秒，其中低速區(qū)間時間比例為37.4%，中速區(qū)間時間比例為38.5%，高速區(qū)間時間比例為24.1%，平均車速為29.0km/h，最大車速為114.0km/h，怠速比例為22.1%。從曲線形狀來看，CLTC-P對WLTC思路有一定借鑒，但去掉了超高速行駛的部分，中高速行駛比例略有減少，同時中低速部分的極速與變化頻率均有所降低，怠速比例也明顯更高，更符合中國城市道路擁堵、頻繁啟停以及中低速行駛占比較大的實際情況。在城市工況中，較多的怠速時間和頻繁的低速加減速，反映了中國大城市早晚高峰的擁堵路況；郊區(qū)工況則模擬了城市周邊道路的行駛情況，車速相對較高但仍有一定的加減速變化；高速工況則體現(xiàn)了高速公路上的行駛狀態(tài)。通過對這三種典型行駛工況的仿真，能夠全面考察再生制動控制策略在不同速度變化、駕駛頻繁程度以及路況條件下的性能。NEDC工況有助于評估控制策略在相對平穩(wěn)工況下的能量回收和制動性能；WLTC工況能檢驗控制策略在接近實際復雜駕駛環(huán)境中的適應性和穩(wěn)定性；CLTC-P工況則針對中國的實際道路和駕駛特點，測試控制策略在中國市場的適用性和有效性。這將為控制策略的優(yōu)化和實際應用提供豐富的數(shù)據(jù)支持和實踐參考。6.3仿真結(jié)果分析在新歐洲駕駛循環(huán)（NEDC）工況下，對所設(shè)計的再生制動控制策略進行仿真分析，結(jié)果顯示出良好的性能表現(xiàn)。從能量回收效率來看，優(yōu)化后的控制策略實現(xiàn)了較高的能量回收比例。在市區(qū)循環(huán)中，由于頻繁的低速制動和停車，傳統(tǒng)控制策略下能量回收效率相對較低，而優(yōu)化后的策略通過精準的制動力分配和電機控制，使能量回收效率提高了約15%。在郊區(qū)循環(huán)中，車速相對穩(wěn)定且較高，優(yōu)化后的控制策略充分利用電機的高效工作區(qū)間，使能量回收效率達到了30%以上，相比傳統(tǒng)策略有顯著提升。制動穩(wěn)定性方面，通過對車輛制動過程中的車輪滑移率、制動減速度等參數(shù)的監(jiān)測和分析，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的控制策略能夠有效避免車輪抱死和側(cè)滑現(xiàn)象的發(fā)生。在制動過程中，控制策略根據(jù)車輛的實時狀態(tài)，動態(tài)調(diào)整前后軸的制動力分配，使車輛的制動減速度保持在合理范圍內(nèi)，確保了車輛的行駛穩(wěn)定性。在緊急制動情況下，優(yōu)化后的策略能夠迅速響應，合理分配再生制動和機械制動的制動力，使車輛能夠在較短的距離內(nèi)安全停車，同時保持良好的行駛姿態(tài)。電池SOC變化情況表明，優(yōu)化后的控制策略能夠在保證車輛正常運行的前提下，有效維持電池的SOC水平。在整個NEDC工況中，電池SOC的下降幅度明顯減小，尤其是在頻繁制動的市區(qū)循環(huán)中，通過高效的能量回收，電池SOC得到了較好的補充，為后續(xù)的行駛提供了充足的電能儲備。這不僅提高了車輛的能源利用效率，還減少了對外部充電設(shè)施的依賴，提升了車輛的續(xù)航能力。在全球統(tǒng)一輕型車輛測試循環(huán)（WLTC）工況下，該控制策略同樣展現(xiàn)出優(yōu)異的性能。由于WLTC工況更接近實際駕駛工況，包含了更多的加減速和不同速度區(qū)間的行駛，對控制策略的適應性提出了更高的要求。在低速區(qū)間，車輛頻繁啟停，優(yōu)化后的控制策略能夠快速響應駕駛員的制動意圖，合理分配制動力，實現(xiàn)了較高的能量回收效率，有效減少了能量的