楊 坤 ，高 松，王 杰，李 靜，劉瑞軍，徐家川

(1. 山東理工大學(xué)交通與車輛工程學(xué)院，淄博 255049； 2. 吉林大學(xué)汽車工程學(xué)院，長春 130022)

2016168

基于EMB的解耦式制動能量回收系統(tǒng)研究*

楊 坤1，高 松1，王 杰1，李 靜2，劉瑞軍1，徐家川1

(1. 山東理工大學(xué)交通與車輛工程學(xué)院，淄博 255049； 2. 吉林大學(xué)汽車工程學(xué)院，長春 130022)

針對以氣壓制動實現(xiàn)解耦式制動能量回收存在的問題和電子機械制動的特點，提出了以機電制動(EMB)實現(xiàn)解耦式制動能量回收的方案；據(jù)此，并綜合考慮制動法規(guī)、制動能量回收率和制動平順性等約束條件，制定了相應(yīng)的控制策略。搭建了聯(lián)合仿真平臺進行仿真，對系統(tǒng)的可行性和經(jīng)濟性進行了驗證。結(jié)果表明：EMB可滿足制動能量回收對機械制動力的調(diào)節(jié)需求，制動力分配符合駕駛員要求；基于EMB的解耦式制動能量回收系統(tǒng)，與無制動能量回收方案相比，每百公里可節(jié)省的能耗大于36.48kW·h，節(jié)能率高于34.69%；與傳統(tǒng)耦合制動能量回收方案相比，每百公里可節(jié)省的能耗大于17.73kW·h，節(jié)能率高于19.86%，效果顯著。

解耦式制動能量回收系統(tǒng)；電子機械制動；聯(lián)合仿真平臺

前言

隨著環(huán)境污染和能源安全問題的日益嚴重，新能源汽車越來越受到人們的重視[1-3]。制動能量回收是新能源汽車區(qū)別于傳統(tǒng)汽車的主要特點之一，也是新能源汽車節(jié)能的主要手段之一。它可把原本消耗在摩擦制動中的能量通過電機回收并加以利用，而這部分能量可占驅(qū)動整車所需能量的30%以上[4-8]。目前，市場上的制動能量回收系統(tǒng)分為耦合式和解耦式兩種，其中，耦合式未對傳統(tǒng)制動系統(tǒng)進行改動，僅通過在摩擦制動力的基礎(chǔ)上疊加一定的電機制動力以實現(xiàn)制動能量回收，因此實現(xiàn)容易，也得到了廣泛應(yīng)用，但其能量回收效果有限。解耦式制動能量回收系統(tǒng)能量回收效果好，但需要重新設(shè)計制動系統(tǒng)，以在滿足駕駛員制動需求的前提下實現(xiàn)對電機制動力矩和摩擦制動力矩的獨立控制[9-11]。

本文中基于解耦式制動能量回收系統(tǒng)的工作原理及其對制動系統(tǒng)的硬件需求，針對新能源客車對制動能量回收系統(tǒng)的需求和氣壓制動不宜實現(xiàn)制動壓力主動調(diào)節(jié)的問題，對基于電子機械制動 (electro-mechanical brake,EMB)的新能源客車解耦式制動能量回收系統(tǒng)開展研究，為新能源客車的解耦式制動能量回收提供解決方案。

1 解耦式制動能量回收系統(tǒng)的工作原理與新能源客車需求分析

解耦式制動能量回收系統(tǒng)工作原理如圖1所示。圖中A線表示駕駛員松開加速踏板，B線表示駕駛員踩下制動踏板，C線表示車速，D線表示車輛制動減速度，E線表示由電機提供的制動力矩，F(xiàn)線表示與制動踏板行程相對應(yīng)的制動力矩需求，即駕駛員制動需求，E線與F線之間的區(qū)域表示由傳統(tǒng)制動系統(tǒng)提供的機械制動力矩。在制動開始階段，電機所能提供的最大制動力矩不能完全滿足駕駛員需求，此時電機輸出最大制動力矩，不足部分由機械制動力矩提供，二者共同滿足駕駛員的制動需求，屬于互補關(guān)系；當電機可輸出的制動力矩大于駕駛員需求時，制動力矩全部由電機提供，機械制動力矩為0；當車速較低時，電機的效率較低，此時電機制動力矩逐步減小，而機械制動力矩逐步增大，但二者之和一直等于駕駛員需求制動力矩，直到停車。總之，在整個解耦式制動能量回收過程中，施加到車輪上的實際制動力矩必須完全等于駕駛員需求力矩，制動能量回收系統(tǒng)可通過控制前后軸制動力的分配和驅(qū)動軸電機制動力與機械制動力的分配盡可能多的實現(xiàn)制動能量回收。

解耦式制動能量回收本質(zhì)是在總制動力滿足駕駛員需求的前提下，實現(xiàn)機械制動力和電機制動力的合理分配，而系統(tǒng)硬件是實現(xiàn)制動力分配的基礎(chǔ)。解耦式制動能量回收系統(tǒng)的硬件方案如圖2所示，主要包括2部分：一是踏板感覺模擬器，用于在制動能量回收過程中為駕駛員提供與傳統(tǒng)制動系統(tǒng)相同的踏板感覺，同時儲存因電機參與制動而產(chǎn)生的來自制動主缸的多余制動液；二是機械制動壓力調(diào)節(jié)單元，用來實現(xiàn)對機械制動力的主動調(diào)節(jié)，即增壓、保壓和減壓。

圖2 解耦式制動能量回收系統(tǒng)的硬件需求

目前，基于液壓制動系統(tǒng)的制動壓力調(diào)節(jié)單元研究較多，相對比較成熟，BOSCH、大陸等公司基于已有的ESP系統(tǒng)，開發(fā)了集成制動能量回收功能的液壓式解耦制動能量回收系統(tǒng)[12-13]。而目前市場上尚無氣壓解耦式制動能量回收系統(tǒng)，主要原因如下：(1)氣路密封性差導(dǎo)致高壓儲能和主動增壓功能實現(xiàn)困難；(2)管路較長且壓力較低導(dǎo)致壓力主動調(diào)節(jié)滯后大；(3)壓力調(diào)節(jié)精度低[14]。因此對于新能源客車而言，目前大部分采用耦合式制動能量回收方案，但由于客車多為后輪驅(qū)動，因此如果疊加電機制動力過大，將會使制動時后輪先抱死，帶來嚴重的制動安全問題，而如果疊加電機制動力過小，則會導(dǎo)致制動能量回收效果不理想。同時考慮到客車整車質(zhì)量較大，可回收的制動能量巨大，因此研究適用于新能源客車的解耦式制動能量回收系統(tǒng)可大幅提高整車經(jīng)濟性，意義顯著。

2 基于EMB的新能源客車解耦式制動能量回收方案

電子機械制動作為新興的制動系統(tǒng)，具有壓力調(diào)節(jié)速度快、精確的特點，但由于所需能量較高，導(dǎo)致其在傳統(tǒng)車上的應(yīng)用受到限制[15]。而新能源車的高壓電源，可充分滿足EMB對電源的要求。另外，EMB可滿足解耦式制動能量回收系統(tǒng)對制動踏板感覺和車輪制動力精確獨立調(diào)節(jié)的需求。因此，基于EMB的解耦式制動能量回收系統(tǒng)可為新能源客車解耦式制動能量回收系統(tǒng)提供可行的解決方案。

2.1 電子機械制動系統(tǒng)的工作原理

EMB系統(tǒng)主要由EMB控制器和EMB執(zhí)行器組成，如圖3所示。EMB控制器的輸入是電子制動踏板或其他電控單元輸出的目標制動壓力，經(jīng)過相應(yīng)的控制算法后，通過調(diào)節(jié)EMB執(zhí)行器的輸入電壓，實現(xiàn)對制動壓力的調(diào)節(jié)。EMB執(zhí)行器作為系統(tǒng)的核心部件，由EMB電動機、減速增矩裝置、運動轉(zhuǎn)換裝置和制動鉗組成。其工作原理是：電動機的輸出經(jīng)減速裝置減速增矩，再由運動轉(zhuǎn)換裝置將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動，驅(qū)動制動鉗實現(xiàn)對制動盤夾緊力大小的控制[15]。

圖3 EMB系統(tǒng)的工作原理

2.2 基于EMB的解耦式制動能量回收系統(tǒng)方案

EMB可很好地滿足解耦式制動能量回收系統(tǒng)對機械制動系統(tǒng)的需求，主要表現(xiàn)在：(1)通過電子制動踏板很好地解決了踏板感覺與實際制動力之間的解耦問題，制動踏板感覺僅需與施加到整車上的總制動力保持一致，為實現(xiàn)電機制動力與機械制動力的合理分配提供了前提；(2) EMB可對機械制動力進行精確調(diào)節(jié)，準確跟蹤目標制動力的變化[15]，方便實現(xiàn)與電機制動力的解耦控制?；贓MB的解耦式制動能量回收系統(tǒng)由電子制動踏板、4個輪速傳感器、4個EMB執(zhí)行器和整車控制器等組成，如圖4所示。系統(tǒng)工作時，整車控制器接收電子制動踏板的位移信號、輪速傳感器信號和EMB的制動力信號，根據(jù)相應(yīng)的算法計算車輪轉(zhuǎn)速、車速并判斷駕駛員的制動意圖和車輪運動狀態(tài)，根據(jù)制動能量回收算法實現(xiàn)對前后軸制動力分配和后軸的摩擦制動力與電機制動力的分配，最終實現(xiàn)解耦式制動能量回收功能。

圖4 基于EMB的解耦式制動能量回收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 基于EMB的解耦式制動能量回收控制策略

解耦式制動能量回收控制策略需要考慮前后軸制動力的分配和驅(qū)動軸摩擦制動力和電機制動力的分配2個方面的問題。二者直接影響整車的制動性能及制動能量回收效果。軸間制動力分配需要綜合考慮如下約束條件：(1) ECE R13等制動法規(guī)對前后軸制動力分配的規(guī)定；(2) 軸間與輪間制動力切換對制動平順性的影響；(3) 制動防抱死對制動能量回收功能的限制。參考上述3個因素并考慮EMB的工作特點，提出軸間制動力分配策略，如圖5所示。

圖5 基于EMB的解耦式制動能量回 收系統(tǒng)前后軸制動力分配圖

對于后軸驅(qū)動汽車，在滿足法規(guī)要求的前提下，按照I曲線分配前后軸制動力時，后軸制動力比例最大，即可能回收的制動能量最大[16-17]。本文中考慮到完全以I曲線作為實際制動力分配線，在實際調(diào)節(jié)過程中，存在超過I曲線而不符合法規(guī)的風險，因此設(shè)置實際制動力分配線略低于I曲線，差值設(shè)為標定量，具體值由制動力調(diào)節(jié)精度和常用工況制動力調(diào)節(jié)幅度決定。另外，當制動強度小于0.1m/s2時，制動法規(guī)未對軸間制動力分配進行限制，此時制動力可單獨由驅(qū)動軸提供[18-19]，但由單軸制動切換到雙軸制動時，會影響整車制動平順性，嚴重時會導(dǎo)致聳車。因此，單/雙軸制動切換門限α的取值需要兼顧制動能量回收率和制動平順性，本文中設(shè)為標定量，該值越大制動能量回收率越高，但制動平順性越差，一般通過整車試驗確定。因此軸間制動力分配如下。

當Bα≤α時：

Ff=0

(1)

Fr=m·g·Bα

(2)

當Bα>α時：

(3)

(4)

式中：Bα為制動踏板行程；α為單/雙軸制動的切換門限值，其值與制動減速度相對應(yīng)，取值需要綜合考慮制動法規(guī)、制動能量回收率和制動舒適性要求，即在滿足制動法規(guī)的前提下，通過主觀制動舒適性試驗和制動能量回收效果確定；Ff為前軸需求制動力；Fr為后軸需求制動力；m為整車質(zhì)量；g為重力加速度；hg為整車質(zhì)心高度；L為整車軸距；b為整車質(zhì)心到后軸的距離；ΔF為后軸制動力偏移標定量。

前后軸的需求制動力矩為

TBF_dem=Ff·r

(5)

TBR_dem=Fr·r

(6)

式中：TBF_dem為前軸需求制動力矩；TBR_dem為后軸需求制動力矩；r為車輪半徑。

驅(qū)動軸上電機制動力和機械制動力的基本分配策略如圖1所示，但需綜合考慮如下約束條件：(1)動力總成的能力約束，例如電機所能提供最大制動力矩的限制；(2)能量存儲系統(tǒng)的能力約束，例如電池對最大充電功率的限制；(3)制動能量回收率限制；(4)制動防抱死(ABS)功能的約束。

電機可提供的最大制動力矩為

(7)

式中：n為電機轉(zhuǎn)速；n0為由電機效率決定的可進行制動能量回收的最低電機轉(zhuǎn)速；nb為電機基速；Tm_mot為電機轉(zhuǎn)速為n時，電機可提供的最大制動力矩；Tm_max為電機的峰值制動力矩；Pm_max為電機的峰值制動功率。

由電池決定的電機最大制動力矩限值為

(8)

式中:Tm_bat為電機轉(zhuǎn)速為n時由電池最大充電功率決定的電機最大制動力矩；Pb_max為電池允許的最大充電功率；ηb為電池充電效率。

制動能量回收時，電機所能提供的最大制動力矩取Tm_mot和Tm_bat中的較小值，即

TB_max=min(Tm_mot，Tm_bat)

(9)

電機在車輪處產(chǎn)生的最大制動力矩為

TB_max1=TB_max·ig·i0·ηg·η0

(10)

式中:ig為變速器速比，無變速器時該值為1；i0為主減速器速比；ηg為變速器傳動效率，無變速器時該值為1；η0為主減速器傳動效率。

綜合考慮上述因素，本文中采用的制動能量回收策略流程如圖6所示。

圖6 基于EMB的解耦式制動能量回收控制策略流程圖

圖中，PedalB_active為制動踏板作動標志位，當為1時，表示制動踏板被完全踩下；ABS_active為觸發(fā)ABS工作標志位，當該值為1時，表示可能觸發(fā)ABS，此時從制動安全角度出發(fā)要求退出制動能量回收功能，但如果電機制動力直接減小為0，會帶來制動強度不足和制動舒適性較差的問題，因而在此過程中，總制動力需與制動力需求保持一致，同時考慮到氣壓制動力在固定步長內(nèi)的調(diào)節(jié)幅度和精度低于電機制動力，因此需要在減小電機制動力的同時逐步增加氣壓制動力，并根據(jù)氣壓制動力的增加幅度確定電機制動力的減小幅度，最終在保持總制動力滿足制動需求前提下，將電機制動力減小為0；v為車速,km/h；SOC為電池荷電狀態(tài)；TBF為實際前軸制動力矩；TBR為實際后軸制動力矩；TBm為電機制動力矩；TBR_f為后軸摩擦制動力矩；i為比例系數(shù)，其值為

i=ig·i0·ηg·η0

(11)

4 聯(lián)合仿真平臺搭建

為驗證基于EMB的解耦式制動能量回收系統(tǒng)的可行性及經(jīng)濟性，本文中基于Cruise與Matlab/Simulink搭建了聯(lián)合仿真平臺，原理如圖7所示。結(jié)合兩個軟件的特點，整車模型、電機模型和電池模型等均由Cruise搭建，EMB模型與整車控制模型(包含制動能量回收控制模型)基于Matlab/Simulink搭建，二者通過Matlab編譯為DLL文件，通過DLL接口嵌入Cruise中，實現(xiàn)聯(lián)合仿真平臺搭建。

圖7 基于Matlab/Simulink和Cruise的聯(lián)合仿真平臺

其中EMB模型[15,20]為

(12)

(13)

(14)

Tm=kIa

(15)

(16)

θs=θm/ij

(17)

sl=θsL/(2π)

(18)

(19)

5 仿真結(jié)果分析

本文中以某直驅(qū)純電動客車為例在聯(lián)合仿真平臺上進行了參數(shù)化，以驗證基于EMB的解耦式制動能量回收系統(tǒng)的可行性和節(jié)能效果，整車參數(shù)如表1所示。

本文中在中國典型城市綜合工況下針對空載、半載、60%載荷、80%載荷及滿載等常用公交工況進行了仿真驗證，并對無制動能量回收、基于傳統(tǒng)氣壓制動系統(tǒng)的耦合式制動能量回收及基于EMB的解 耦式制動能量回收系統(tǒng)進行了對比分析。對于耦合式制動能量回收系統(tǒng)，通過試驗發(fā)現(xiàn)，疊加的電機制動力大小以0.2～0.3倍車重為宜，另外，本文中選用整車總電耗為經(jīng)濟性指標對制動能量回收系統(tǒng)的效果進行評價，結(jié)果見表2和表3。由仿真結(jié)果可知：空載時，基于EMB的解耦式制動能量回收與無制動能量回收的方案相比，100km節(jié)能36.48kW·h，占無制動能量回收方案消耗能量的38.13%，而滿載時，100km節(jié)能達46.81kW·h，占無制動能量回收方案所消耗能量的34.69%；空載時，基于EMB的解耦式制動能量回收與傳統(tǒng)耦合式制動能量回收的方案相比，100km節(jié)能17.73kW·h，占傳統(tǒng)耦合制動能量回收方案消耗能量的23.05%，而滿載時，100km節(jié)能達21.84kW·h，占傳統(tǒng)耦合制動能量回收方案所消耗能量的19.86%；可見基于EMB的解耦式制動能量回收系統(tǒng)節(jié)能效果顯著。另外，由仿真結(jié)果可知，隨著載荷的增大，節(jié)能量增大，但節(jié)能比例減小，這主要是因為隨著載荷的增大，電機可回收的制動能量逐漸增大，但受電機和電池能力的限制，部分制動能量無法回收。

表1 整車參數(shù)

表2 仿真結(jié)果1

本文中以滿載工況為例對基于EMB的解耦式制動能量回收系統(tǒng)方案的可行性進行深入分析。滿載工況下車速曲線如圖8所示，實際車速可準確跟蹤工況車速，超調(diào)較小。這表明解耦式制動能量回收系統(tǒng)對制動力的控制與駕駛員需求一致。

表3 仿真結(jié)果2

圖8 滿載工況下的車速曲線圖

滿載工況下，電機的電流、電壓、功率變化如圖9所示，轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變化如圖10所示。由圖可知，在制動能量回收階段，電機發(fā)電功率較大，部分階段達到峰值功率，這說明在滿足總成約束條件的前提下，系統(tǒng)最大限度地實現(xiàn)了制動能量回收。

圖9 滿載工況下電機的電流/電壓/功率圖

圖10 滿載工況下電機的轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速圖

滿載工況下前后軸制動力分配如圖11所示，實際制動力分配在目標制動力分配線附近，且在I曲線之下，滿足法規(guī)要求。

圖11 滿載工況下前后軸制動力分配線

滿載工況下左前輪與左后輪的EMB夾緊力如圖12和圖13所示，其中左后輪第8次制動的EMB夾緊力如圖14所示。由圖12和圖13可知，由于電機參與制動，后軸EMB的工作時間比前軸短；由圖14可知，實際夾緊力可很好地跟蹤解耦式制動能量回收系統(tǒng)需求的目標夾緊力，EMB可滿足解耦式制動能量回收系統(tǒng)對機械制動力調(diào)節(jié)的需求。

圖12 滿載工況下左前輪EMB夾緊力

圖13 滿載工況下左后輪EMB夾緊力

圖14 滿載工況下左后輪第8次制動EMB夾緊力

滿載工況下，電池SOC在一次循環(huán)過程中的變化如圖15所示。初始SOC均為70%，無制動能量回收功能時，終止SOC為64.52%，基于EMB的制動能量回收功能時，終止SOC為66.43%，二者之間的差值為1.91%；傳統(tǒng)耦合式制動能量回收系統(tǒng)終止SOC為65.43%，與基于EMB的解耦式制動能量回收系統(tǒng)相差1個百分點，顯示出制動能量回收的效果。

6 結(jié)論

本文中分析了解耦式制動能量回收系統(tǒng)工作原理和新能源客車對解耦式制動能量回收系統(tǒng)的需求及其中存在的問題，對基于EMB的新能源客車解耦式制動能量回收系統(tǒng)從軟硬件角度進行了探索性研究，得出如下結(jié)論。

(1) 根據(jù)EMB具有壓力調(diào)節(jié)速度快、精確和新能源客車具有高壓電源的特點，提出了基于EMB的新能源客車解耦式制動能量回收方案。

(2) 針對提出的解耦式制動能量回收方案，并綜合考慮制動法規(guī)、制動能量回收率、制動平順性、關(guān)鍵動力總成能力和ABS限制等約束條件，提出了軸間制動力分配策略和驅(qū)動軸制動力分配策略。

(3) 基于Matlab/Simlink搭建了EMB系統(tǒng)模型和制動能量回收策略模型，并基于AVL Cruise軟件搭建了電機、電池、整車等模型，將Matlab模型編譯為dll文件后嵌入Cruise模型中，完成了聯(lián)合仿真平臺搭建。

(4) 以某直驅(qū)純電動客車為例在聯(lián)合仿真平臺上進行了參數(shù)化，在中國典型城市綜合工況下針對空載、半載、60%載荷、80%載荷及滿載等公交常用工況進行了仿真分析，并對無制動能量回收、傳統(tǒng)耦合式制動能量回收系統(tǒng)及基于EMB的解耦式制動能量回收系統(tǒng)進行了對比分析，結(jié)果表明：EMB可滿足解耦式制動能量回收系統(tǒng)對機械制動力的調(diào)節(jié)需求，制動能量回收控制策略在實現(xiàn)軸間/輪間制動力分配的同時，可滿足駕駛員制動需求；與無制動能量回收的情況相比，基于EMB的解耦式制動能量回收系統(tǒng)100km節(jié)省能量大于36.48kW·h，節(jié)能比率大于34.69%；與傳統(tǒng)耦合式制動能量回收的情況相比，基于EMB的解耦式制動能量回收系統(tǒng)100km節(jié)省能量大于17.73kW·h，節(jié)能比率大于19.86%；節(jié)能效果顯著，有較強的研究應(yīng)用價值。

[1] 莊繼德, 莊蔚敏，葉福恒. 低碳汽車技術(shù)[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2010.

[2] 陳清泉，孫逢春，祝嘉光. 現(xiàn)代電動汽車技術(shù)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社,2002.

[3] EHSANI M, GAO Y, EMADI A. Modern electric, hybrid electric, and fuel cell vehicles: fundamentals, theory, and design(second edition)[M]. Florida:CRC, 2010.

[4] NOYORI Takahiro, KOMADA Setsuko, AWAKAWA Hirobumi. Development of a new regenerative braking system[C].SAE Paper 2013-32-9006.

[5] GAO Yimin, CHEN Liping, EHSANI Mehrdad. Investigation of the effectiveness of regenerative braking for EV and HEV[C]. SAE Paper 1999-08-17.

[6] ANTANAITIS David B. Effect of regenerative braking on foundation brake performance[C]. SAE Paper 2010-01-1681.

[7] 王猛，孫澤昌，卓桂榮,等. 電動汽車制動能量回收系統(tǒng)研究[J]. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2012，43(2)：6～10.

[8] 王雪. 混合動力再生制動能量回收控制策略的研究[D]. 長春：吉林大學(xué)，2014.

[9] BOLTSHAUSER Sandro, HIBON Thomas, MATEU Roger. Development and integration of a regenerative braking system into a full-electric-vehicle[C].SAE Paper 2013-01-0062.

[10] YEO Hoon, KOO Changhoe, JUNG Wankyo，et al. Development of smart booster brake systems for regenerative brake cooperative control[C]. SAE Paper 2011-09-18.

[11] OHTANI Y, INNAMI T, OBATA T, et al. Development of an electrically-driven intelligent brake unit[C]. SAE Paper 2011-01-0572.

[12] 姚亮. 純電動轎車制動能量回收系統(tǒng)關(guān)鍵部件匹配及控制算法研究[D]. 長春：吉林大學(xué)，2013.

[13] 張俊智，呂辰，李禹橦,等.電驅(qū)動乘用車制動能量回收技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].汽車工程，2014，36(8):911-918.

[14] 程軍.汽車防抱死制動系統(tǒng)的理論與實踐[M]. 北京: 北京理工大學(xué)出版社, 1999.

[15] 楊坤. 輕型汽車電子機械制動及穩(wěn)定性控制系統(tǒng)研究 [D]. 長春：吉林大學(xué)，2009.

[16] 余志生. 汽車理論[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2000.

[17] 孫大許，蘭鳳崇，陳吉清. 基于I 線制動力分配的四驅(qū)純電動汽車制動能量回收策略的研究[J].汽車工程，2013，35(12):1057-1061.

[18] No ECE R.13:“Uniform Provisions concerning the approval of vehicles of categories M. N and O with regard to braking.” [S]. United Nations Economic Commission for Europe, 2003.

[19] 劉麗君，姬芬竹，楊世春,等. 基于ECE法規(guī)和I曲線的機電復(fù)合制動控制策略[J]. 北京航空航天大學(xué)學(xué)報，2013，39(1)：138-142.

[20] 海老原大樹．電動機技術(shù)實用手冊[M]．王益全,等譯.北京：科學(xué)出版社，2006.

A Study of Decoupled Brake Energy Recovery System Based on Electro-mechanical Brake

Yang Kun1, Gao Song1,Wang Jie1,Li Jing2,Liu Ruijun1&Xu Jiachuan1

1.SchoolofTransportationandVehicleEngineering,ShandongUniversityofTechnology,Zibo255049；2.CollegeofAutomobileEngineering,JilinUniversity,Changchun130022

In view of the defects of the decoupled brake energy recovery with pneumatic brake and the characteristics of electro-mechanical brake (EMB), a scheme of decoupled brake energy recovery with EMB is proposed, based on which and with concurrent considerations of braking regulations, brake energy recovery rate and braking smoothness and other constraints, a corresponding control strategy is formulated. A co-simulation platform is then constructed and a simulation is conducted to verify the feasibility and economy of the system. The results show that EMB can meet the requirements of brake energy recovery for adjusting mechanical braking force and the distribution of braking forces is in accordance with driver’s desire. The EMB-based decoupled brake energy recovery system can save more than 36.48kW·h energy per 100 km with a energy saving rate over 34.69% compared with the system without brake energy recovery, and can save more than 17.73kW·h energy per 100 km with a energy saving rate over 19.86% compared with traditional coupled brake energy recovery system, demonstrating a significant energy saving effect.

decoupled brake energy recovery system；electro-mechanical brake；co-simulation platform

*國家863計劃項目(2012AA110305)、國家自然科學(xué)基金(51275206)和山東省自然科學(xué)基金(ZR2015PE020)資助。

原稿收到日期為2015年7月15日，修改稿收到日期為2015年8月28日。