榮威eRX5混合動(dòng)力汽車再生制動(dòng)研究

摘要：文章介紹了混合動(dòng)力汽車再生制動(dòng)的基本理論，以榮威eRX5混合動(dòng)力汽車為例，分析了混合動(dòng)力汽車的制動(dòng)力和制動(dòng)能量，在考慮了影響制動(dòng)力能量回收的幾種因素的基礎(chǔ)上，提出了一種控制策略。該策略的提出對研究混合動(dòng)力車的再生制動(dòng)提供了一種思路，具有較強(qiáng)的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：再生制動(dòng)；混合動(dòng)力汽車；制動(dòng)力分配

0引言

汽車產(chǎn)業(yè)是世界各國工業(yè)發(fā)達(dá)國家的國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，隨著2020年的即將到來，眾多汽車廠商都紛紛公布自己的新能源汽車戰(zhàn)略， 上汽集團(tuán)也推出了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的榮威e50/e550/e950/eRX5和ei6新能源汽車。新能源汽車的節(jié)能減排技術(shù)也是標(biāo)志著科技制造的發(fā)展水平，如將車輛在減速制動(dòng)過程中的動(dòng)能，進(jìn)行回收并儲(chǔ)存，而在車輛起步加速時(shí)，再把儲(chǔ)存的能量釋放出來，這樣不僅有效降低汽車油耗，提高動(dòng)力性，減少尾氣排放，還可延長制動(dòng)器的壽命，具有重要的實(shí)用價(jià)值。因此，制動(dòng)能量的回收，既節(jié)約了能源又改善了城市環(huán)境。

1再生制動(dòng)技術(shù)理論

1.1再生制動(dòng)技術(shù)的概念及特點(diǎn)

再生制動(dòng)技術(shù)是一種特定的制動(dòng)方式，也稱為回饋制動(dòng)技術(shù)。它的工作過程原理：在汽車制動(dòng)或減速過程中將設(shè)備的部分動(dòng)能經(jīng)過能量回收系統(tǒng)吸收并存儲(chǔ)起來，設(shè)備在起動(dòng)或加速時(shí)再把儲(chǔ)存的能量釋放出來，形成驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。這種裝置是帶有制動(dòng)能量再生系統(tǒng)的緩速器， 這個(gè)能量回收系統(tǒng)只能使設(shè)備減速，并不能使設(shè)備停止運(yùn)行，所以它必須和傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)共同作用，才能實(shí)現(xiàn)設(shè)備的正常運(yùn)作，所以能量回收系統(tǒng)又稱輔助制動(dòng)裝置。

再生制動(dòng)技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

（1）節(jié)能： 它可以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收。

（2）環(huán)保： 制動(dòng)能量再生裝置改善了尾氣排放；減少了制動(dòng)時(shí)噪聲和粉塵污染，增強(qiáng)了汽車環(huán)保性。

（3）經(jīng)濟(jì)： 減少車輪制動(dòng)器熱衰退、輪胎過熱爆胎現(xiàn)象的發(fā)生，節(jié)約了燃油，提高了汽車的行駛安全性；同時(shí)制動(dòng)器的使用時(shí)間相對減少，延長了制動(dòng)部件的使用壽命相應(yīng)延長，降低了運(yùn)營成本。

1.2再生制動(dòng)過程中的能量分析

再生制動(dòng)就是要把傳統(tǒng)制動(dòng)器中浪費(fèi)的能量回收起來，制動(dòng)能量分為可回收能量和不可回收能量。可回收能量是驅(qū)動(dòng)軸上的制動(dòng)能量，不可回收的能量主要是汽車克服滾動(dòng)阻力和空氣阻力所消耗的能量以及在傳遞過程中損失的能量。汽車中在平坦的路面行駛時(shí)（可忽略道路坡度的影響），當(dāng)切斷動(dòng)力后以初始車速，減速至車速 過程中，其能量變化關(guān)系為：

（1）

式中：

為制動(dòng)時(shí)衰減的動(dòng)能（J）；為汽車質(zhì)量（kg）；Wf為滾動(dòng)阻力所作的功（J）；Wa空氣阻力所作的功（J）；Wb為制動(dòng)力所作的功（J）；Wc為汽車內(nèi)部傳動(dòng)系統(tǒng)阻力所作的功。

其中Wf、Wc和Wa不可回收，只有Wb可回收再利用。滾動(dòng)阻力、傳動(dòng)系阻力和空氣阻力所做的功將汽車的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，逸散于大氣中，這種能量轉(zhuǎn)換過程是單向不可逆的，因此無法加以利用，只有制動(dòng)裝置通過再生制動(dòng)產(chǎn)生的制動(dòng)力做到功才能被回收利用。一次剎車可能被回收利用的能量為：

E=K1K2K3（△W-Wf-Wa-Wc）（2）

Wf=FfS（3）

式中：

K1為汽車的機(jī)械傳動(dòng)效率；K2為制動(dòng)能量回收效率，在制動(dòng)過程中它隨轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩變化；為制動(dòng)能量利用效率大??； Ff為滾動(dòng)摩擦力（N）；S為制動(dòng)距離（m），它取決于制動(dòng)力的大小和制動(dòng)時(shí)間的長短。

1.3再生制動(dòng)過程的影響因素

從前面的分析可以看出，再生制動(dòng)的影響因素有以下幾個(gè)方面：

（1）電機(jī)。電機(jī)是影響再生制動(dòng)的主要因素之一，電機(jī)的制動(dòng)能力越強(qiáng)，在分配再生制動(dòng)和摩擦制動(dòng)之間的比例關(guān)系時(shí)，可使再生制動(dòng)的比例增大，從而增加回收的再生制動(dòng)能量。上汽榮威混動(dòng)汽車，有2個(gè)電機(jī)，ISG和TM電機(jī)。一般ISG電機(jī)用于起動(dòng)和為電池充電，TM電機(jī)負(fù)責(zé)車輛驅(qū)動(dòng)和能量回收，如果2個(gè)電機(jī)同時(shí)參與能量回收，從而就增加了再生制動(dòng)能量的回收，當(dāng)然由于結(jié)構(gòu)原因，2個(gè)電機(jī)同時(shí)參與能量回收時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)也參與制動(dòng)過程。

（2）儲(chǔ)能裝置。上汽榮威混動(dòng)汽車主要是鋰電池形式蓄能，能否將電機(jī)所發(fā)出的電能全部、快速的吸收是研究和設(shè)計(jì)再生制動(dòng)系統(tǒng)最重要的問題之一，BMS的控制策略和軟件開發(fā)同樣也是重要的環(huán)節(jié)。

（3）使用環(huán)境。使用環(huán)境包括路況、環(huán)境溫度和車輛的行駛狀態(tài)、制動(dòng)工況等。

（4）控制策略。控制策略規(guī)定了前后輪制動(dòng)力及再生制動(dòng)和摩擦制動(dòng)的比例關(guān)系，決定了制動(dòng)系統(tǒng)的工作方式和制動(dòng)回收能量的多少，是再生制動(dòng)的核心部分。

1.4 再生制動(dòng)具體控制策略

根據(jù)上面所敘述到的幾個(gè)影響因素，榮威eRX5混合動(dòng)力汽車的控制策略考慮到了幾個(gè)重要因素，如車速、電池SOC值和制動(dòng)強(qiáng)度等的影響。制動(dòng)力分配以首次分配以安全為前提，按理想制動(dòng)力分配曲線分配，二次分配注重能量的回收。

2結(jié)論

本文研究了上汽榮威混合動(dòng)力汽車在前驅(qū)并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車中的再生制動(dòng)技術(shù)，可以讓汽車在保證制動(dòng)安全的前提下，盡可能多地回收制動(dòng)能量，從而可以降低廢氣的排放和延長混合動(dòng)力汽車的續(xù)駛里程。在分析了影響再生制動(dòng)的一些關(guān)鍵因素后，嘗試提出了制動(dòng)力分配的大原則和再生制動(dòng)控制策略的基本，對之后在此方向上的研究提供了一種思路。

姓名：陸盛祥（1959.02--）；性別：男，籍貫：浙江，學(xué)歷：大專，畢業(yè)于虹口業(yè)大；現(xiàn)有職稱：注冊工程師；研究方向：汽車工程；