增程/插电式电动商用车制动能量回收分析

王 佳

（西安兰德新能源汽车技术开发有限公司，陕西 西安 710043）

增程/插电式电动商用车制动能量回收分析

王 佳

（西安兰德新能源汽车技术开发有限公司，陕西 西安 710043）

以一款增程/插电式电动商用车为研究对象，对制动系统结构进行分析。以并联式气电复合制动为例，在中国典型城市工况下对该电动商用车的制动过程进行了仿真，为制动能量回收的进一步优化提高了参考。

增程/插电式商用车；制动系统；能量回收；控制策略

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

引言

现代工业文明对石油等能源的依赖程度与日俱增，越来越多的国家面临着能源危机；与此同时，对石油等化石燃料的大规模消耗也成为环境污染的重要原因之一，如雾霾等极端天气的形成与汽车尾气排放有重要关系。面临这样的发展困境，应用清洁能源、新能源已成为工业发展的必然趋势。

在交通领域，发展新能源汽车已成为共识，已成为降低我国对石油依赖、缓解环境污染并促进汽车工业产业升级的必然途径。在新能源汽车领域，纯电动汽车因高效、节能和零排放而受到广泛关注，然而在现阶段，动力电池组尚未突破能量密度较低且成本高昂的瓶颈。而增程/插电式电动汽车能有效克服这一缺点，能够全面发挥纯电动汽车的优势，已受到越来越多的青睐。作为电动汽车的显著优点，车辆在制动的过程中能够实现对制动能量的回收，将车辆动能转化为电池或电容的电能存储起来，从而有效增加车辆的续驶里程。

本文以一款增程/插电式电动汽车为研究对象，对其制动能量回收控制策略进行分析，并进行仿真，从而为制动能量控制策略的制定提供参考。

1、制动系统结构和工作原理

设计的增程/插电式电动商用车底盘如图1所示，整车由一台永磁磁阻电机经过主减速器、半轴与车轮相连驱动车辆行驶。由一款小排量柴油机和发电机构成发电机组为驱动电机提供电能，也可以为动力电池组充电。

整车的制动系统由双回路气压制动系统和电机制动系统组成。气压双回路制动系统如图2所示[1]，其动力由空气压缩机提供；而电机制动系统则利用驱动电机产生的负力矩对制动轮施加制动力矩来实现制动。对于制动能量的回收，除了电机能够产生制动力矩外，动力电池组还需要有容纳电能的能力，同时，回收的电流也不能对电池形成较大的冲击，损害其寿命。另外，当电机制动参与时，为避免驾驶人因感觉不适而产生误动作，控制策略的制动还要考虑到驾驶员和乘客的制动感觉。

2、制动系统的控制策略

对于电动汽车来说，电机制动和气压制动同时存在。然而，它们作用在制动轮上的方式可以不同。从电机制动和气压制动的作用方式来划分主要包括串联制动方式和并联制动方式。对串联制动系统来说，当制动踏板被踩下，在一个给定的制动踏板开度内如30%以内，首先由驱动电机产生的负力矩通过传动系统施加于制动轮，当制动踏板越过设定值后，电机制动和气压制动将同时作用。而当驾驶员的制动踏板开度达到80%以上时，认为驾驶员有紧急制动需求，此时，为了不对制动防抱死系统（ABS）产生影响，解除电制动，由单纯的气压制动完成制动过程[2]。而在并联制动过程中，当驾驶员踩下制动踏板时，在一定的踏板开度内，气压制动系统形成的机械制动力矩和电机制动力矩共同作用在制动轮上，如图3所示。

3、仿真分析

为了对增程/插电式电动商用车的能量回收过程进行分析，基于中国典型城市工况进行行驶过程的仿真[3]，如图4所示。整车质量约17t，电池组电压538V，驱动电机最大功率200kW，最大扭矩2500N.m，驱动电机额度转速800r.min-1，如图4所示。基于图3的电气并联式复合制动控制策略进行包含驾驶员的正向仿真。从仿真结果可以看到，电机的最大制动功率为72kW，如图6所示，驱动电机在制动过会中的力矩变化如图7所示。在整个行驶过程中，回收到电池组的制动能量不断增长，在仿真结束时回收的总能量达到约4200J。

4、结论

对一款增程/插电式电动商用车制动系统进行了分析。同时，基于中国典型城市工况进行了行驶过程的仿真，并把气压和电机复合制动嵌入到控制策略中，得到该车辆行驶过程中驱动电机的制动功率、制动力矩和回收的电能，为其制动能量回收的进一步优化提供了参考。

[1] 陈家瑞. 汽车构造[M]. 机械工业出版社.

[2] 解少博 刘玺斌 王佳. 汽车技术[J]. 增程式电动环卫车能量管理策略仿真研究, 2014第7期.

[3] 中国汽车技术研究中心. QC/T759-2006 汽车试验用城市运转循环. 中华人民共和国行业标准, 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 文献标示符：A

1671-7988(2014)08-74-03

王佳，就职于西安兰德新能源汽车技术开发有限公司。