滑行回饋風(fēng)格對PHEV整車電耗的影響

王春生，趙 晨，彭 勃

滑行回饋風(fēng)格對PHEV整車電耗的影響

王春生，趙 晨，彭 勃

（比亞迪汽車工業(yè)有限公司 產(chǎn)品規(guī)劃及汽車新技術(shù)研究院，廣東 深圳 518118）

新能源汽車是節(jié)能、環(huán)保汽車發(fā)展的重要方向，能量回收技術(shù)是新能源汽車提高能量經(jīng)濟(jì)性的重要手段。能量回收主要是在滑行和制動情況下，通過電機(jī)作發(fā)電機(jī)，將車輛部分多余的動能轉(zhuǎn)化為電能，反向流入電池儲存加以利用。文章以插電式混合動力汽車（PHEV）為研究對象，針對滑行能量回饋方式進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，試驗(yàn)驗(yàn)證不同方案對新歐洲標(biāo)準(zhǔn)駕駛循環(huán)（NEDC）工況下電耗的影響，并分析差異的原因，為車型的匹配標(biāo)定提供方向。

能量回收；電耗；控制策略；插電式混合動力汽車；滑行回饋風(fēng)格

能量回收主要是在滑行和制動工況下，通過電機(jī)發(fā)電，將車輛行駛的部分動能轉(zhuǎn)化為電能，充入電池儲存加以利用。能量回收示意圖如圖1所示。本文以插電式混合動力汽車（Plug in Hybrid Electric Vehicle, PHEV）為研究對象，設(shè)計(jì)不同的滑行能量回饋方案，基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析不同方案對新歐洲標(biāo)準(zhǔn)駕駛循環(huán)（New European Driving Cycle, NEDC）工況電耗的影響，為后續(xù)車型匹配標(biāo)定提供指導(dǎo)。

1 不同滑行回收方案設(shè)計(jì)

本文是基于搭載博世智能集成制動系統(tǒng)（Integrated Power Brake, IPB）電液壓制動系統(tǒng)的一款PHEV進(jìn)行方案設(shè)計(jì)及驗(yàn)證的。IPB是一套代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)械真空泵的線控液壓制動系統(tǒng)，可產(chǎn)生最高達(dá)0.3的回饋減速度，同時(shí)支持低拖滯卡鉗。

能量回饋一般是指當(dāng)減速時(shí)，整車控制器（Vehicle Control Unit, VCU）發(fā)送滑行回饋扭矩和最大可回收扭矩，IPB系統(tǒng)接收后分配機(jī)械/電扭矩，發(fā)送電機(jī)的回饋扭矩至VCU，VCU根據(jù)電機(jī)外特性扭矩限制后發(fā)送給電機(jī)控制器（Motor Control Unit, MCU），驅(qū)動電機(jī)執(zhí)行回饋扭矩，具體判斷邏輯圖如圖2所示。

圖2 能量回饋邏輯圖

本文以某運(yùn)動型多用途汽車（Sport Utility Vehicle, SUV）PHEV為例，整車和動力總成關(guān)鍵參數(shù)如表1所示。

表1 整車和動力總成關(guān)鍵參數(shù)

能量回饋舒適性與減速度和扭矩加載斜率等因素相關(guān)，再綜合NEDC工況等因素，設(shè)計(jì)以下三個(gè)方案。

方案1：更多地考慮駕駛性，定義出滑行回饋時(shí)對應(yīng)的減速度，主觀評價(jià)得分>8分；

方案2：分析NEDC工況減速特點(diǎn)，定義出主觀評價(jià)得分>7分；

方案3：滑行回饋時(shí)定義恒定減速度，主觀評價(jià)得分6～6.25分。

具體的滑行回饋減速度如圖3所示。

圖3 滑行回饋方案對應(yīng)的減速度

對應(yīng)的滑行回饋輪端扭矩如圖4所示，電機(jī)扭矩如圖5所示。

圖4 滑行回饋方案對應(yīng)的輪端扭矩

圖5 滑行回饋方案對應(yīng)的電機(jī)扭矩

2 不同回饋方式能耗試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 工況介紹

NEDC工況加減速特性如圖6所示，其中分為4個(gè)市區(qū)工況段和1段市郊工況。

圖6 NEDC工況

2.2 實(shí)驗(yàn)臺架介紹

在能量流實(shí)驗(yàn)臺架上分別做純電動能耗實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。

表2 全工況不同回饋方案能耗對比

可以明顯看出：百公里再生電量方案2>方案1>方案3。由于純電續(xù)航里程最后一個(gè)循環(huán)往往是終止在某一位置，沒有走完最后一個(gè)循環(huán)，故選取中間循環(huán)分析再生電量的差異，以下分析均針對中間某一循環(huán)開展。中間某循環(huán)不同回饋方案能耗對比如表3所示。

表3 中間某循環(huán)不同回饋方案能耗對比

NEDC市區(qū)工況中從50 km/h～35 km/h以?0.52 m/s2減速度減速，后轉(zhuǎn)勻速35 km/h行駛，具體如圖7所示。

圖7 市區(qū)循環(huán)特點(diǎn)

該過程對電機(jī)軸端功率進(jìn)行積分，可得出該段的再生電量（kWh），全工況不同回饋方案能耗對比如表4所示。

表4 全工況不同回饋方案能耗對比

差值原因主要有以下幾點(diǎn)。

（1）駕駛員是否控制油門踏板。

圖8 50 km/h～35 km/h方案2與方案3對比圖

如表5所示，對比方案2和方案3，由于方案3的回饋強(qiáng)度過大，整車在無制動無油門的狀態(tài)下，整車以?1 m/s2減速度減速，但此時(shí)只需要以?0.52 m/s2減速，因此，駕駛員需輕點(diǎn)油門維持預(yù)期的駕駛感，會導(dǎo)致整體減速過程扭矩/功率波動，導(dǎo)致總體回饋功率偏小，具體信號如圖8所示。

表5 方案2和方案3再生電量對比

（2）駕駛員是否控制制動踏板。

如表6所示，對比方案1和方案2，由于方案2的回饋強(qiáng)度大于方案1，因此，在松油門回饋時(shí)，完全由VCU發(fā)送的松油門回饋扭矩及扭矩加載斜率決定電機(jī)的回饋方式。方案1的松油門回饋強(qiáng)度較小，需要制動回饋補(bǔ)充，雖然最終都是由電機(jī)回饋，但是回饋扭矩經(jīng)過IPB分配后發(fā)送給VCU，VCU按照IPB系統(tǒng)標(biāo)定的回饋扭矩及加載扭矩目標(biāo)，經(jīng)由零部件能力限扭后，發(fā)送給MCU，最終由電機(jī)回饋。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：二者的回饋扭矩目標(biāo)一致，區(qū)別僅在于電機(jī)扭矩加載斜率。具體信號如圖9所示。

表6 方案1和方案2再生電量對比

圖9 50 km/h～35 km/h方案1與方案2對比圖

以上為市區(qū)工況減速段三個(gè)方案的回收電量對比，下面對郊區(qū)工況進(jìn)行驗(yàn)證，市郊工況示意圖如圖10所示。

圖10 市郊循環(huán)特點(diǎn)

120 km/h～0 km/h減速段：以?0.69 m/s2、?1.04 m/s2、?1.39 m/s2減速度逐步減速，對電機(jī)軸端功率進(jìn)行積分，可得出該段的再生電量如表7所示。

表7 120 km/h～0 km/h減速段不同方案再生電量對比

顯然，能量回饋過程中電機(jī)扭矩若無加減波動時(shí)，可多回收電量，該階段部分關(guān)鍵數(shù)據(jù)如圖11所示。

圖11 120 km/h～0 km/h回饋關(guān)鍵信號圖

3 總結(jié)

本文分析了松油門/滑行能量回收策略方式對電耗的影響。在搭載IPB系統(tǒng)的車型上，在能量回收范圍（0.3）內(nèi)，可制動回收電能，充進(jìn)電池包內(nèi)。從松油門/滑行回饋強(qiáng)度和電機(jī)扭矩加載斜率兩方面分析回饋電耗的差異，有以下結(jié)論。

（1）本實(shí)驗(yàn)證明，在當(dāng)前整車軟件版本下，更改松油門回饋方式會對整車的電能消耗量有所影響。

（2）在能量回收過程中，駕駛員應(yīng)盡量避免頻繁松踩油門/制動踏板，電機(jī)扭矩/功率應(yīng)足夠平穩(wěn)，應(yīng)避免頻繁跳動。

（3）對電耗而言，能量回收時(shí)電機(jī)扭矩應(yīng)盡快加載至目標(biāo)扭矩，提升整體回收效率。

在車輛的調(diào)試匹配過程中，應(yīng)綜合考慮回饋舒適性、能耗、平順性等因素，綜合決定扭矩加載斜率，在其他性能影響不大的前提下，電機(jī)回饋扭矩的加載斜率應(yīng)增大，從而降低整車能耗。

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The Influence of Coasting Feedback Style for PHEV’s Electricity Consumption

WANG Chunsheng, ZHAO Chen, PENG Bo

( Product Planning and New Auto Technologies Research Institute, BYD Auto Industry Company Limited,Shenzhen 518118, China )

New energy vehicles is one of the important parts for environment protection in the future, and the energy feedback technology can be a significant method to make new energy vehicles run efficiently. Energy feedback technology contains two ways, one is coasting, the other is braking feedback. During energy feedback, the mechanical energy can be translated to electric energy by motor, the energy is stored in the battery for further consumption. Based on plug in hybrid electric vehicle(PHEV), this article is focused on designing various coasting energy feedback methods, teststhe electricity consumption at new European driving cycle(NEDC), analyzes the differences among various coasting methods, and provides the direction for calibration.

Energy feedback;Electricity consumption;Control strategy; Plug in hybrid electric vehicle;Coasting feedback style

U469.72

A

1671-7988(2022)24-23-05

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10.16638/j.cnki.1671-7988.2022.024.004

王春生（1981—），男，高級工程師，研究方向?yàn)檎嚳刂葡到y(tǒng)，E-mail:wang.chunsheng@byd.com。