混合動力制動能量回收最大化因素分析

劉順祥 陳永康

摘 要：汽車制動活動中，其進行回收制動能量時，車輛動能并無法完全轉化為電能而積累在儲能裝置中。制動過程中相對會產生諸多動能的損失，例如其空氣阻力及機械能的損失、滾動阻力的損失、制動效力的損失等等，而平均來說也僅僅只回收了約50～60%的機械動能。

關鍵詞：能量回收;最大化;再生控制

1 影響電動汽車制動能量回收最大化的主要因素

1.1 電機

電機設備的外化特性，即可決定在一定轉速下的再生制動效能所能輸出的最大闕值[1]。而電機的功率特性，則取決于電機的最大功率與基速，外特性如圖1所示。電機在其基速標準之下輸出轉矩而保持恒定值，功率與轉速呈一定比例;而若處于基礎速度之上時，轉矩輸出值隨著轉速增加而相應的持續性減小，其總功率的輸出值相對保持恒定。

1.2 蓄電池

蓄電池的工作情況，取決于輸出性能及其能量管理方式，主要體現在sos和最大充電功率兩個模塊。每一種電池對芯片所承受的運行范圍都固定的限額，過充和過放超出了范圍都不利于電池的正常運行。例如，鋰離子電池sos的運行范圍為30%～70% ，此段為“主動充區域”。而若是電池的芯片超過了70%，再生制動系統則會產生中斷充電現象。汽車制動過程的反應速度較快，蓄電池的芯片、溫度以及內阻的變化相對來說是微乎其微的，因此蓄電池的開路電壓則相對不變，即相應的降低蓄電池的受損耗程度。

1.3 液壓制動系統

若電動汽車處于停止運行狀態，其電機自身在再生制動狀態下的能力輸出持續性消減，同時我們知道汽車內部的電氣系統產生運行故障的幾率較大，為確保液壓制動系統運行的安全性與穩定性，即需要改良液壓制動系統組織機構使其更為精確化與穩定化，穩定輸出其充足的制動動力，如此即是確保為制動能量回收率的最大化奠定良好的基礎。

2 基于再生制動控制的相關優化策略分析

2.1 普通制動力分配控制策略

并行制動力分配策略。簡單來說，即是基于本原機械制動系統，而施加電機制動系統，兩者聯動開展同步制動[2]。以機械為主、電機為輔，能量回收率有一定限定范圍。如圖2所示，此控制體系共具兩個門限額定值，當其較低強度Z約等于1.0時，則交由電機阻力矩單獨輸出的制動活動阻力矩的現實需求;當制動強度處于正常范圍內，驅動軸則由電機阻力矩與機械制動力矩聯合產生作用，輔動軸仍屬于機械制動，并且后軸的制動力矩根據傳統制動系統中的制動力分配系數進行精確分配所得。當處于緊急制動（Z處于0.6～0.7）時，電機阻力矩通常設置為零，僅機械制動系統提供制動阻力矩。

就期望I曲線制動力分配控制策略來看，此控制手段對于其硬件需求的改動影響較小，可行性較高，僅僅使用比例閥即可確保制動力矩要求的穩定性，因此其運行成本較低，在現階段大部分混合動力汽車以及純電動汽車中得到了廣泛運用，雖然其能量回收率提升程度不高，但其穩定可靠性值得一提。

2.2 EBD控制策略

首先，判斷電機轉速是否等于即超過500R/min，若非緊急制動，則直接轉換為機械制動，再生制動系統則不同步參與制動。若是，對其制動力矩的現實需求與再生制動的最大程度進行類比分析，若再生制動系統所輸出的最大阻力矩，超過了制動活動所需的現實需求，則其所有阻力矩只能取決于再生制動系統的提高而此才能滿足再生制動能量的最大化回收。而再生制動系統所輸出的最大阻力矩比所需要的機械制動力小時，再進行相應的動能補充即可。但若是前軸的制動力矩的現實需求，同樣小于再生制動活動的阻力矩，則前軸的制動力矩同樣也取決于再生系統。若是其超過電機阻力矩，則前軸的機械制動也同步展開雙向制動，其參與比例約為前軸所需現實力矩減去再生制動系統的最大制動力。

3 結語

再生制動、防抱死制動與電子制動力分配的集成控制，三者聯動工作的協調性，是研究重點之一。不斷進行綜合控制程序與控制權的研發，即可相對實現汽車制動能量回收的最大化，又可優化車輛制動的安全性及其穩定性。

再生制動系統的運行過程中，變速器的速比值，是影響電機轉速及其工作效率的主要營因素。因此就純電動汽車來說，若是自動變速器等則可以有效且大幅度的提升制動能量的回收程度。而如何實現再生制動系統運行過程中變速器與電機控制的更加協調性，即是提高整車能量回收率的關鍵點所在。

再生制動系統控制手段的優化。電機制動全面退下之后，機械制動如何精準、快速的補位，如何才能提高其舒適度且保證車輛運行與制動的安全性和穩定性，對制動控制手段的實際效能還具有較大的上升空間。

參考文獻：

[1]李古月，李軍.基于回收能量最大化的再生制動系統分析[J].汽車工業研究，2017（07）：56-60.

[2]陳燕，貝紹軼，汪偉，蔡銀貴，朱燕燕.基于EMB與EBD的電動汽車制動能量回收系統研究[J].現代制造工程，2016（12）：62-66.