增程/插電式電動商用車制動能量回收分析

王 佳

（西安蘭德新能源汽車技術開發有限公司，陜西 西安 710043）

增程/插電式電動商用車制動能量回收分析

王 佳

（西安蘭德新能源汽車技術開發有限公司，陜西 西安 710043）

以一款增程/插電式電動商用車為研究對象，對制動系統結構進行分析。以并聯式氣電復合制動為例，在中國典型城市工況下對該電動商用車的制動過程進行了仿真，為制動能量回收的進一步優化提高了參考。

增程/插電式商用車；制動系統；能量回收；控制策略

CLC NO:U461.91Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)08-74-03

引言

現代工業文明對石油等能源的依賴程度與日俱增，越來越多的國家面臨著能源危機；與此同時，對石油等化石燃料的大規模消耗也成為環境污染的重要原因之一，如霧霾等極端天氣的形成與汽車尾氣排放有重要關系。面臨這樣的發展困境，應用清潔能源、新能源已成為工業發展的必然趨勢。

在交通領域，發展新能源汽車已成為共識，已成為降低我國對石油依賴、緩解環境污染并促進汽車工業產業升級的必然途徑。在新能源汽車領域，純電動汽車因高效、節能和零排放而受到廣泛關注，然而在現階段，動力電池組尚未突破能量密度較低且成本高昂的瓶頸。而增程/插電式電動汽車能有效克服這一缺點，能夠全面發揮純電動汽車的優勢，已受到越來越多的青睞。作為電動汽車的顯著優點，車輛在制動的過程中能夠實現對制動能量的回收，將車輛動能轉化為電池或電容的電能存儲起來，從而有效增加車輛的續駛里程。

本文以一款增程/插電式電動汽車為研究對象，對其制動能量回收控制策略進行分析，并進行仿真，從而為制動能量控制策略的制定提供參考。

1、制動系統結構和工作原理

設計的增程/插電式電動商用車底盤如圖1所示，整車由一臺永磁磁阻電機經過主減速器、半軸與車輪相連驅動車輛行駛。由一款小排量柴油機和發電機構成發電機組為驅動電機提供電能，也可以為動力電池組充電。

整車的制動系統由雙回路氣壓制動系統和電機制動系統組成。氣壓雙回路制動系統如圖2所示[1]，其動力由空氣壓縮機提供；而電機制動系統則利用驅動電機產生的負力矩對制動輪施加制動力矩來實現制動。對于制動能量的回收，除了電機能夠產生制動力矩外，動力電池組還需要有容納電能的能力，同時，回收的電流也不能對電池形成較大的沖擊，損害其壽命。另外，當電機制動參與時，為避免駕駛人因感覺不適而產生誤動作，控制策略的制動還要考慮到駕駛員和乘客的制動感覺。

2、制動系統的控制策略

對于電動汽車來說，電機制動和氣壓制動同時存在。然而，它們作用在制動輪上的方式可以不同。從電機制動和氣壓制動的作用方式來劃分主要包括串聯制動方式和并聯制動方式。對串聯制動系統來說，當制動踏板被踩下，在一個給定的制動踏板開度內如30%以內，首先由驅動電機產生的負力矩通過傳動系統施加于制動輪，當制動踏板越過設定值后，電機制動和氣壓制動將同時作用。而當駕駛員的制動踏板開度達到80%以上時，認為駕駛員有緊急制動需求，此時，為了不對制動防抱死系統（ABS）產生影響，解除電制動，由單純的氣壓制動完成制動過程[2]。而在并聯制動過程中，當駕駛員踩下制動踏板時，在一定的踏板開度內，氣壓制動系統形成的機械制動力矩和電機制動力矩共同作用在制動輪上，如圖3所示。

3、仿真分析

為了對增程/插電式電動商用車的能量回收過程進行分析，基于中國典型城市工況進行行駛過程的仿真[3]，如圖4所示。整車質量約17t，電池組電壓538V，驅動電機最大功率200kW，最大扭矩2500N.m，驅動電機額度轉速800r.min-1，如圖4所示?；趫D3的電氣并聯式復合制動控制策略進行包含駕駛員的正向仿真。從仿真結果可以看到，電機的最大制動功率為72kW，如圖6所示，驅動電機在制動過會中的力矩變化如圖7所示。在整個行駛過程中，回收到電池組的制動能量不斷增長，在仿真結束時回收的總能量達到約4200J。

4、結論

對一款增程/插電式電動商用車制動系統進行了分析。同時，基于中國典型城市工況進行了行駛過程的仿真，并把氣壓和電機復合制動嵌入到控制策略中，得到該車輛行駛過程中驅動電機的制動功率、制動力矩和回收的電能，為其制動能量回收的進一步優化提供了參考。

[1] 陳家瑞. 汽車構造[M]. 機械工業出版社.

[2] 解少博 劉璽斌 王佳. 汽車技術[J]. 增程式電動環衛車能量管理策略仿真研究, 2014第7期.

[3] 中國汽車技術研究中心. QC/T759-2006 汽車試驗用城市運轉循環. 中華人民共和國行業標準, 2006.

Analysis of Energy Recovery for an Extended-range/Plug-in Electric Vehicle

Wang Jia
(Xi’an Lande New Energy Vehicle Technology Development Co., Ltd, Shaanxi Xi’an 710043)

The paper analyzes the structure of the hybrid braking system structure for an extended-range/plug-in electric vehicle. Then, based on the Chinese urban driving condition, the parallel mode of the air pressure brake and electric brake is simulated to indicate the useful reference for the further optimization of the hybrid braking system.

Extended-range/Plug-in electric vehicle; braking system; energy recovery; control strategy

U461.91 文獻標示符：A

1671-7988(2014)08-74-03

王佳，就職于西安蘭德新能源汽車技術開發有限公司。