某電動汽車制動能量回收檢測系統的試驗研究

陳靜

（泰州職業技術學院機電技術學院，江蘇泰州 225300）

某電動汽車制動能量回收檢測系統的試驗研究

陳靜

（泰州職業技術學院機電技術學院，江蘇泰州 225300）

制動能量回收技術作為一種提高電動汽車能量利用率的有效手段，正成為電動汽車研發的重點。制動能量回收效果是評價電動汽車性能的一個重要方面，文章使用研制出的制動能量回收檢測系統對某公司的純電動汽車進行實車檢測，證明了檢測系統檢測結果真實可靠，并對被測車輛的制動能量回收效果給出了評價。

制動能量回收系統；充電電流；充電電壓；車速

制動能量回收技術又稱再生制動技術，是在電動汽車制動時，將其行駛的慣性能量通過傳動機構傳遞給電機，電機通過發電模式將轉子上的動能轉化為電能，再由逆變器的反向二極管回饋到直流側，為動力電池充電，以實現制動能量的回收和再次利用。通過制動能量回收系統可以提高電動汽車的行駛里程，提高車輛的經濟性能[1-3]。本文使用某公司的純電動汽車進行實車檢測，通過對檢測結果的分析對被測車輛的制動能量回收效果進行評價。

1 硬件設備的安裝

被測車輛選用的是某汽車公司的純電動汽車，整備質量為1370kg，滿載質量為1745kg，軸距為2500mm[4]。

1.1 傳感器的安裝

1.1.1 電壓傳感器的安裝由于電壓傳感器是接觸式的，需要找一個合適的接入點以不致于影響電動車的正常工作。通過對被測車輛電路的分析，最終選定接在高壓控制盒中主熔斷器的下端，確保傳感器出現故障的時候不會影響到被測車輛。電壓傳感器就固定在高壓控制盒附近，接入線路接好后控制盒已經封閉，見圖1。

1.1.2 電流傳感器的安裝所要測量的電流為發電機輸出給電池組的電流，通過查找選定的安裝位置，見圖2。

圖1 電壓傳感器安裝圖

圖2 電流傳感器安裝圖

1.1.3 軸轉速、扭矩傳感器的安裝實驗前，首先要對被測車輛的驅動軸的半軸進行處理（如鉆孔、貼應變片）。處理后的半軸見圖3。半軸轉速、扭矩傳感器通過可調固定盤安裝在輪胎外側，如圖4所示。

圖3 處理后的半軸圖

圖4 半軸轉速、扭矩傳感器安裝圖

1.1.4 車速傳感器的安裝車速傳感器的安裝先是通過傳感器上端的吸盤將傳感器吸附在車輛的側面，再把牽引線上的鉤子掛在車門上，防止吸盤松動時傳感器掉落。安裝效果如圖5所示。

圖5 車速傳感器安裝圖

圖6 踏板力傳感器安裝圖

1.1.5 踏板力傳感器的安裝踏板力傳感器是通過兩側的尼龍粘帶將其固定在制動踏板上。這種固定方式操作簡單，固定牢固[5，6]。安裝效果如圖6所示。

1.1.6 陀螺儀的安裝陀螺儀用來測量車輛加速度，應該放置在車輛的質心處[7]（見圖7）。

圖7 陀螺儀安裝圖

圖8 工控機箱快捷插口

1.2 傳感器與工控機箱的連接

工控機箱上裝有同一型號的快捷插口，同時傳感器的供電及信號線路做成與其相匹配的插頭，這樣使傳感器與工控機箱的連接非常簡便（見圖8）。

1.3 工控機箱的供電

工控機箱的供電由12V蓄電池提供。該電壓范圍適合大部分傳感器的供電需求。對于不是12V供電的傳感器，已在機箱中加入了穩壓模塊進行調壓。

2 道路試驗及試驗結果分析

為了驗證檢測系統的運行情況，對被測車輛進行了實車道路試驗。試驗地點在某汽車技術研究中心。試驗時制動初速度為65km/h，初始SOC 為60%，電池組靜態電壓為324V。試驗的路面條件符合ZB T24 007中6.1.1條的規定。路面類型應符合GB13594—1992中4.1條的規定[8]。制動過程中的采樣頻率不低于100Hz。試驗車見圖9。

由于在緊急制動工況下制動能量回收系統不工作，因此，試驗分別在輕度制動z=0.2和中度制動z=0.4兩種工況下進行。

圖9 電動試驗車

2.1 輕度制動試驗結果分析

圖10和圖11為制動強度z=0.2的制動過程中動力電池充電電流與充電電壓隨車速的變化情況。從圖中可以看出，勻速過程動力電池輸出電能，電流為正值，電壓略低于靜態值。當制動過程開始，制動能量回收系統開始工作，電流變為負值，電壓值略有升高，開始給動力電池充電。

圖10 電流與車速的變化情況圖

圖11 電壓與車速的變化情況

圖12是制動過程中半軸扭矩隨車速的變化情況，在制動開始時制動能量回收功能開啟，車輛所具有的動能通過半軸反拖發電機，帶動發電機發電，此時半軸扭矩變為反向。從圖中可以看出當制動車速降到30km/h，半軸扭矩驟降，說明該制動能量回收的控制策略的設定條件為車速在30km/h以下不進行能量回收。該結論與公司的出廠設定相吻合。

圖12 左右半軸扭矩隨車速的變化情況

圖13是制動過程中充電功率的變化情況。圖14是制動過程中半軸上功率的變化情況。

圖13 制動過程中充電功率的變化情況

圖14 制動過程中半軸上功率的變化情況

通過把功率數據對時間做積分處理，得出被測車輛的整車制動能量回生率與再生機構轉化率分別為：

2.2 中度制動試驗結果分析

圖15和圖16為制動強度z=0.4的制動過程中動力電池充電電流與充電電壓隨車速的變化情況。圖17是制動過程中半軸扭矩隨車速的變化情況。圖18是制動過程中充電功率的變化情況。圖19是制動過程中半軸上功率的變化情況。通過對功率數據的處理得出整車制動能量回生率以及再生機構轉化率分別為：

相比于輕度制動工況，中度制動的整車制動能量回生率與再生機構轉化率都有所降低。

圖15 電流與車速的變化情況圖

圖16 電壓與車速的變化情況

圖17 左右半軸扭矩隨車速的變化情況

從以上試驗結果可以看出，試驗過程中各傳感器采集的數據顯示正常，且與實際情況相符合，說明開發的制動能量回收檢測與評價系統工作穩定且結果有效。

3 結語

圖18 制動過程中充電功率的變化情況

圖19 制動過程中半軸上功率的變化情況

為了檢驗檢測系統的工作穩定性及有效性，本文使用某汽車公司的純電動汽車進行了道路試驗。通過對試驗結果的分析可以看出，該檢測系統工作穩定可靠，檢測結果真實有效，并對被測車輛進行了評價。

[1]韋作高.基于dSPCE的混合動力汽車試驗臺系統的研究與開發[D].重慶：重慶大學，2007.

[2]陳慶樟，何仁，商高高，等.汽車能量再生制動模擬試驗臺設計[J].農業機械學報，2008，39(4)：15-42.

[3]Chunho Kim，Eok Nam Goong.Fuel Economy Optimiztion for Parallel Hybrid Vehicle with CVT[R].SAE paper：1999.

[4]張俊智，陸欣，張鵬君，等.混合動力城市客車制動能量回收系統道路試驗[J].機械工程學報，2009，45 (2)：25-30.

[5]樊尚春.傳感器技術及應用[M].北京：北京航空航天大學出版社，2004.

[6]交通部科學技術情報所編印.國外汽車檢測設備[M].北京：交通部科學技術情報所，1974.

[7]郭軍.測試系統技術[M].西安：西安電子科技大學出版社，2006.

[8]彭棟.混合動力汽車制動能量回收與ABS集成控制研究[D].上海：上海交通大學，2007.

（責任編輯 楊荔晴）

Experimental Study on Detecting System of Electric Automobile Brake Energy Recovery

CHEN Jing
(Taizhou Polytechnical College,Taizhou Jiangsu 225300,China)

Brake energy recovery technology as an effective approach to increase the use rate of EV energy,is becoming the focus of electric vehicle research and development.Brake energy recovery effect is an important aspect to evaluate the performance of electric vehicles,Pure electric vehicles on a company’s braking energy recovery detection system using the developed to the real vehicle test,proved that the detection result is true and reliable,and the braking energy recovery effect are measured vehicle evaluation.

brake energy recovery system；charging current；charging voltage；speed

U469.72

A

1671-0142（2015）05-0042-04

陳靜(1982-)，女，江蘇泰州人，講師.

泰州職業技術學院2015年度科研項目(TZYKY-15-14，項目主持人：陳靜).