纯电动轿车制动能量回收系统研究

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1、实用文案纯电动轿车制动能量回收系统研究摘要：目前国内对于电动汽车回收制动能量的技术还处于初级研究阶段。具备能量回收的电动汽车上的制动系统，要求在最大限度回收制动能量的同时还得保证汽车良好的制动性能。因此，需要综合考虑汽车动力学特性/电机发电特性和蓄电池安全充电等多方面的问题，研制一种具有实际效用的制动系统具有一定的难度。本文主要对纯电动轿车制动能量回收系统进行了分析研究。关键词：纯电动汽车；制动能量回收；测试一、制动能量回收系统的结构及原理电动汽车的制动能量回收系统是将制动时的动能转换成电能回馈给电池充电，使得能量能够被再生利用，该功能是由驱动电机的控制电路实现的。因此，电动汽车上的制动

2、系统是再生-液压混合制动系统，本文以此为例介绍混合制动系统的结构和原理。如图1所示。图1是典型的再生-液压混合制动系统，此系统中将前轮的制动能量进行回收，电机产生的再生制动力与传统制动系统产生的摩擦制动力共同作用实现对前轮的制动。再生制动力和传统制动系统产生的液压制动力的大小是由制动控制器与电机控制器协同工作确定的。制动能量由再生制动控制模块回收并回馈给电池，电动汽车仍装有ABS，其作用与传统燃油车上的相同。图1.再生-液压混合制动系统的结构标准文档实用文案再生制动系统的基本原理是通过电机驱动的自感电动式/反电动势将存储在电枢中的磁场能量以及车体的动能保存至蓄电池中。二、制动能量回收的影

3、响因素分析影响制动能量回收的因素有以下四个方面：（1）电机的制动能力与可回收的能量多少有重要关系。电机的制动能力越强，可以回收的制动能量就越多，续驶里程提高的就越多。电机的外特性决定了电机在当前转速下可输出的最大再生制动比例，如图2所示，电机在转速较高时处于恒功率发电状态，转速较低时处于恒转矩发电状态；其次电机的发电能力直接制约再生能量的多少。图2.再生制动时电动机外特性（2）能否对制动能量进行回收及回收的多少取决于电池的荷电状态SOC值和温度，若制动过程中电池的SOC值很高（例如0.85以上），或温度过高（高于55℃），不能进行制动能量的回收或减小充电电流以保护电池及延长电池的使用寿命

4、。（3）如图3所示，从电池充电倍率与充电时间的关系可看出，电池的充电倍率上限为最大充电倍率。图3.电池充电特性示意图标准文档实用文案（4）车辆制动时，车速越高，制动力矩越大，但是当变速器置于高档位时，电机再生制动不能满足制动要求。档位越低，制动时所需扭矩越小，但此时电机的制动扭矩过剩。三、控制策略设计本文所选用的控制策略为并行制动控制策略，见图4。这种制动力分配控制策略是在传统汽车定比例制动力分配控制策略思想的基础上发展起来的，能够弥补最佳制动能量回收控制策略和理想制动力分配控制策略实现较复杂的缺陷，整车制动系统的动态响应较快，是一种具有工程应用价值的制动力分配控制策略。传统汽车前后制动

5、器制动力分配关系（1）式中：Fbf———前轴制动力；Fbr———后轴制动力；Fb———整车总制动力；β———前后轴制动力分配系数。本文研究的纯电动轿车为前置前驱车型，可在前轴加入电机制动力，引入电机制动力分配系数βreg，定义如下：（2）式中：Freg———电机制动力；Fbff———前轴液压制动力。根据式（1）和式（2）可确定纯电动轿车的总制动力为（3）在确保制动安全性和驾驶员踏板感的前提下，制动力分配控制策略设计如下：（1）0≤z≤0.1g：整车制动力全部由电机产生，以回收尽可能多的制动能量，整车制动模式为前轴电机制动模式，即Fb=Freg。（2）0.1g

6、液压制动的并行制动模式（前轴电机制动＋前轴液压制动＋后轴液压制动），即Fb=Freg+Fbff+Fbr。（3）z>0.7g：紧急制动工况，必须保证制动安全性，电机制动力退出，整车制动力完全由液压制动产生的模式（前轴液压制动＋后轴液压制动），即Fb=Fbf+Fbr。标准文档实用文案图4制动能量回收控制策略四、动汽车整车制动能量回收测试1、试验车辆选定利用搭建的制动能量回收系统测试平台和数据处理方法，对某电动汽车的制动能量回收进行研究分析，试验车辆参数见表1。表1试验车辆参数2、试验方案试验车辆在底盘测功机上运行NEDC工况，各传感器的布置情况，设定各传感器的采样频率为1Hz。NEDC中制动

7、工况是分别由7种不同的恒定减速度构成的，且部分制动过程由多个不同减速度的连续制动工况组成，因此将1个或多个连续的制动工况看作一个制动片段进行研究，如表2和图5所示。标准文档实用文案表2NEDC制动工况片段参数图5NEDC制动工况片段划分3、试验结果分析试验后对NEDC制动工况中7个制动片段的电池充电能量、半轴回收能量及整车动能进行统计处理，结果见图6。标准文档实用文案图6不同制动片段下的能量变化由图6可看出，制动片段A的半轴回收能量