浅谈再生制动能量回收技术

靳永言，张伟

（长安大学汽车学院，陕西 西安 710064）

引言

制动能量回收技术最早应用于电力机车，电力机车驱动时从电网上取电，制动能量回收时产生的电能则被回馈到电网中去。制动能量回收技术应用于电动汽车开始于20世60年代，但受到当时的电力电子技术和电池技术水平限制，发展一直缓慢。直到20世90年代以后，随着日本丰田和本田等公司商品化的混合动力乘用车产品的陆续推出，电动汽车制动能量回收技术的研究和开发加速，在设计理论和控制方法等方面取得了较大的进步。正因为制动能量回收系统对改善和提高电动汽车能量效率具有重要作用，目前在市场上销售的各类电动汽车产品中已被普遍采用。

本文档为某电动汽车效能提升试验NEDC工况、60km/h等速工况、WLTC工况及充电工况的试验数据采集及分析。本文档通过对零部件优化过后的某电动汽车进行工况试验及数据采集，得到车辆的续驶里程，能量消耗率等整车性能数据，并分析各系统的效率。

1 试验数据采集

试验将使用IPEmotion及相关传感器、功率分析仪及相关传感器、电功率计、底盘测功机等进行数据采集与记录。

1.1 信号采集

连接kavser到动力CAN和整车CAN采集CAN数据。

将连接好的各电流传感器以及电压检测线有序的与功率分析仪对应端口连接。两台功率分析仪，一台分别监测电机U、V、W 各相电流电压以及动力电池输出电流电压；另一台监测DCDC、配电盒等电流电压情况。

1.2 试验项目

按现行国标开展工况测试。试验涉及的各种工况和加载条件如下表所示：

表1

2 试验数据分析

2.1 滑行阻力曲线分析

如下图所示，上一轮滑行阻力曲线为 y=0.0303x2+0.8652x+154.070，经过优化后的滑行阻力曲线 y=0.0305x2+0.9888x+93.805，滑行阻力平均降低约16.5%，降阻效果明显。

图1

2.2 工况能量流分析

根据各工况采集的数据，对整车能量流进行图形化，以更直观的方式体现出整车的能量流向与分布状态。

2.2.1 行驶工况

行驶工况包含了ECO/NOR模式下的NEDC工况、ECE工况、60km/h等速工况以及 WLTC工况，具体能量流分析如下所示：

图2 Nor模式NEDC工况（截止条件70km/h）

如上图所示，车辆整体效率较高，NEDC工况的动力总成效率为87.52%。

图3 ECO模式NEDC工况（截止条件70km/h）

如上图所示，车辆整体效率较高，NEDC工况的动力总成效率为88.26%，能量回收率为57.20%。

图4 ECO模式NEDC工况（截止条件98km/h）

如上图所示，车辆整体效率较高，NEDC工况的动力总成效率为 88.39%，能量回收率为 57.61%，由于优化了动力电池低SOC的放电能力，截止车速提升至98km/h的影响不明显。

图5 NOR模式ECE工况

如上图所示，由于ECE大部分为低速工况，因此整车效率较NEDC工况低，动力总成效率为79.67%。

图6 ECO模式ECE工况

如上图所示，由于ECE大部分为低速工况，因此整车效率及能量回收效率较 NEDC工况低，动力总成效率为80.43%，能量回收效率为45.70%。

图7 NOR模式60km/h等速工况

如上图所示，60km/h等速工况的效率较高，动力总成效率为85.87%。

如下图所示，60km/h等速工况的效率较高，动力总成效率为93.55%，由于驾驶员维持车速的操作原因，导致有很小一部分能量回收，该部分能量回收效率维94%。

图8 ECO模式60km/h等速工况

3 总结

根据本次试验及相关数据分析，小结如下：

① 充电机效率约为93.5%，属于正常范围；

② 电机控制器效率约为95%，属于正常范围；

③ DCDC效率受工作功率影响较大，250W时效率约为90%，120W时效率仅为82%，30W时仅为70%；

④ NEDC工况的电机及传动系统效率较为正常，约为70%；

⑤ 60km/h等速的电机及传动系统效率较低，仅为57%；根据D3阻力分解试验报告，也可得到60km/h车速的传动系统阻力较大的结论，需要对减速器及传动系统进行效率测试；

⑥ 制动能量回收效率较低，仅仅不到 40%，需要进行详细的制动能量回收试验进行数据分析；

⑦ 98km/h的截止条件对车辆续驶里程影响极大，需要进行详细分析，给动力电池提出低SOC状态下的放电功率需求，避免车辆因无法满足该加速段的车速而截止试验。