陳靜

（泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電技術(shù)學(xué)院，江蘇泰州 225300）

某電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收檢測(cè)系統(tǒng)的試驗(yàn)研究

陳靜

（泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電技術(shù)學(xué)院，江蘇泰州 225300）

制動(dòng)能量回收技術(shù)作為一種提高電動(dòng)汽車能量利用率的有效手段，正成為電動(dòng)汽車研發(fā)的重點(diǎn)。制動(dòng)能量回收效果是評(píng)價(jià)電動(dòng)汽車性能的一個(gè)重要方面，文章使用研制出的制動(dòng)能量回收檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)某公司的純電動(dòng)汽車進(jìn)行實(shí)車檢測(cè)，證明了檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果真實(shí)可靠，并對(duì)被測(cè)車輛的制動(dòng)能量回收效果給出了評(píng)價(jià)。

制動(dòng)能量回收系統(tǒng)；充電電流；充電電壓；車速

制動(dòng)能量回收技術(shù)又稱再生制動(dòng)技術(shù)，是在電動(dòng)汽車制動(dòng)時(shí)，將其行駛的慣性能量通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞給電機(jī)，電機(jī)通過發(fā)電模式將轉(zhuǎn)子上的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，再由逆變器的反向二極管回饋到直流側(cè)，為動(dòng)力電池充電，以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量的回收和再次利用。通過制動(dòng)能量回收系統(tǒng)可以提高電動(dòng)汽車的行駛里程，提高車輛的經(jīng)濟(jì)性能[1-3]。本文使用某公司的純電動(dòng)汽車進(jìn)行實(shí)車檢測(cè)，通過對(duì)檢測(cè)結(jié)果的分析對(duì)被測(cè)車輛的制動(dòng)能量回收效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 硬件設(shè)備的安裝

被測(cè)車輛選用的是某汽車公司的純電動(dòng)汽車，整備質(zhì)量為1370kg，滿載質(zhì)量為1745kg，軸距為2500mm[4]。

1.1 傳感器的安裝

1.1.1 電壓傳感器的安裝由于電壓傳感器是接觸式的，需要找一個(gè)合適的接入點(diǎn)以不致于影響電動(dòng)車的正常工作。通過對(duì)被測(cè)車輛電路的分析，最終選定接在高壓控制盒中主熔斷器的下端，確保傳感器出現(xiàn)故障的時(shí)候不會(huì)影響到被測(cè)車輛。電壓傳感器就固定在高壓控制盒附近，接入線路接好后控制盒已經(jīng)封閉，見圖1。

1.1.2 電流傳感器的安裝所要測(cè)量的電流為發(fā)電機(jī)輸出給電池組的電流，通過查找選定的安裝位置，見圖2。

圖1 電壓傳感器安裝圖

圖2 電流傳感器安裝圖

1.1.3 軸轉(zhuǎn)速、扭矩傳感器的安裝實(shí)驗(yàn)前，首先要對(duì)被測(cè)車輛的驅(qū)動(dòng)軸的半軸進(jìn)行處理（如鉆孔、貼應(yīng)變片）。處理后的半軸見圖3。半軸轉(zhuǎn)速、扭矩傳感器通過可調(diào)固定盤安裝在輪胎外側(cè)，如圖4所示。

圖3 處理后的半軸圖

圖4 半軸轉(zhuǎn)速、扭矩傳感器安裝圖

1.1.4 車速傳感器的安裝車速傳感器的安裝先是通過傳感器上端的吸盤將傳感器吸附在車輛的側(cè)面，再把牽引線上的鉤子掛在車門上，防止吸盤松動(dòng)時(shí)傳感器掉落。安裝效果如圖5所示。

圖5 車速傳感器安裝圖

圖6 踏板力傳感器安裝圖

1.1.5 踏板力傳感器的安裝踏板力傳感器是通過兩側(cè)的尼龍粘帶將其固定在制動(dòng)踏板上。這種固定方式操作簡(jiǎn)單，固定牢固[5，6]。安裝效果如圖6所示。

1.1.6 陀螺儀的安裝陀螺儀用來測(cè)量車輛加速度，應(yīng)該放置在車輛的質(zhì)心處[7]（見圖7）。

圖7 陀螺儀安裝圖

圖8 工控機(jī)箱快捷插口

1.2 傳感器與工控機(jī)箱的連接

工控機(jī)箱上裝有同一型號(hào)的快捷插口，同時(shí)傳感器的供電及信號(hào)線路做成與其相匹配的插頭，這樣使傳感器與工控機(jī)箱的連接非常簡(jiǎn)便（見圖8）。

1.3 工控機(jī)箱的供電

工控機(jī)箱的供電由12V蓄電池提供。該電壓范圍適合大部分傳感器的供電需求。對(duì)于不是12V供電的傳感器，已在機(jī)箱中加入了穩(wěn)壓模塊進(jìn)行調(diào)壓。

2 道路試驗(yàn)及試驗(yàn)結(jié)果分析

為了驗(yàn)證檢測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，對(duì)被測(cè)車輛進(jìn)行了實(shí)車道路試驗(yàn)。試驗(yàn)地點(diǎn)在某汽車技術(shù)研究中心。試驗(yàn)時(shí)制動(dòng)初速度為65km/h，初始SOC 為60%，電池組靜態(tài)電壓為324V。試驗(yàn)的路面條件符合ZB T24 007中6.1.1條的規(guī)定。路面類型應(yīng)符合GB13594—1992中4.1條的規(guī)定[8]。制動(dòng)過程中的采樣頻率不低于100Hz。試驗(yàn)車見圖9。

由于在緊急制動(dòng)工況下制動(dòng)能量回收系統(tǒng)不工作，因此，試驗(yàn)分別在輕度制動(dòng)z=0.2和中度制動(dòng)z=0.4兩種工況下進(jìn)行。

圖9 電動(dòng)試驗(yàn)車

2.1 輕度制動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果分析

圖10和圖11為制動(dòng)強(qiáng)度z=0.2的制動(dòng)過程中動(dòng)力電池充電電流與充電電壓隨車速的變化情況。從圖中可以看出，勻速過程動(dòng)力電池輸出電能，電流為正值，電壓略低于靜態(tài)值。當(dāng)制動(dòng)過程開始，制動(dòng)能量回收系統(tǒng)開始工作，電流變?yōu)樨?fù)值，電壓值略有升高，開始給動(dòng)力電池充電。

圖10 電流與車速的變化情況圖

圖11 電壓與車速的變化情況

圖12是制動(dòng)過程中半軸扭矩隨車速的變化情況，在制動(dòng)開始時(shí)制動(dòng)能量回收功能開啟，車輛所具有的動(dòng)能通過半軸反拖發(fā)電機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，此時(shí)半軸扭矩變?yōu)榉聪?。從圖中可以看出當(dāng)制動(dòng)車速降到30km/h，半軸扭矩驟降，說明該制動(dòng)能量回收的控制策略的設(shè)定條件為車速在30km/h以下不進(jìn)行能量回收。該結(jié)論與公司的出廠設(shè)定相吻合。

圖12 左右半軸扭矩隨車速的變化情況

圖13是制動(dòng)過程中充電功率的變化情況。圖14是制動(dòng)過程中半軸上功率的變化情況。

圖13 制動(dòng)過程中充電功率的變化情況

圖14 制動(dòng)過程中半軸上功率的變化情況

通過把功率數(shù)據(jù)對(duì)時(shí)間做積分處理，得出被測(cè)車輛的整車制動(dòng)能量回生率與再生機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化率分別為：

2.2 中度制動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果分析

圖15和圖16為制動(dòng)強(qiáng)度z=0.4的制動(dòng)過程中動(dòng)力電池充電電流與充電電壓隨車速的變化情況。圖17是制動(dòng)過程中半軸扭矩隨車速的變化情況。圖18是制動(dòng)過程中充電功率的變化情況。圖19是制動(dòng)過程中半軸上功率的變化情況。通過對(duì)功率數(shù)據(jù)的處理得出整車制動(dòng)能量回生率以及再生機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化率分別為：

相比于輕度制動(dòng)工況，中度制動(dòng)的整車制動(dòng)能量回生率與再生機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化率都有所降低。

圖15 電流與車速的變化情況圖

圖16 電壓與車速的變化情況

圖17 左右半軸扭矩隨車速的變化情況

從以上試驗(yàn)結(jié)果可以看出，試驗(yàn)過程中各傳感器采集的數(shù)據(jù)顯示正常，且與實(shí)際情況相符合，說明開發(fā)的制動(dòng)能量回收檢測(cè)與評(píng)價(jià)系統(tǒng)工作穩(wěn)定且結(jié)果有效。

3 結(jié)語

圖18 制動(dòng)過程中充電功率的變化情況

圖19 制動(dòng)過程中半軸上功率的變化情況

為了檢驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性及有效性，本文使用某汽車公司的純電動(dòng)汽車進(jìn)行了道路試驗(yàn)。通過對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析可以看出，該檢測(cè)系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，檢測(cè)結(jié)果真實(shí)有效，并對(duì)被測(cè)車輛進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

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[2]陳慶樟，何仁，商高高，等.汽車能量再生制動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2008，39(4)：15-42.

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[4]張俊智，陸欣，張鵬君，等.混合動(dòng)力城市客車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)道路試驗(yàn)[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2009，45 (2)：25-30.

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[8]彭?xiàng)?混合動(dòng)力汽車制動(dòng)能量回收與ABS集成控制研究[D].上海：上海交通大學(xué)，2007.

（責(zé)任編輯 楊荔晴）

Experimental Study on Detecting System of Electric Automobile Brake Energy Recovery

CHEN Jing
(Taizhou Polytechnical College,Taizhou Jiangsu 225300,China)

Brake energy recovery technology as an effective approach to increase the use rate of EV energy,is becoming the focus of electric vehicle research and development.Brake energy recovery effect is an important aspect to evaluate the performance of electric vehicles,Pure electric vehicles on a company’s braking energy recovery detection system using the developed to the real vehicle test,proved that the detection result is true and reliable,and the braking energy recovery effect are measured vehicle evaluation.

brake energy recovery system；charging current；charging voltage；speed

U469.72

A

1671-0142（2015）05-0042-04

陳靜(1982-)，女，江蘇泰州人，講師.

泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院2015年度科研項(xiàng)目(TZYKY-15-14，項(xiàng)目主持人：陳靜).