劉順祥 陳永康

摘 要：汽車制動活動中，其進(jìn)行回收制動能量時(shí)，車輛動能并無法完全轉(zhuǎn)化為電能而積累在儲能裝置中。制動過程中相對會產(chǎn)生諸多動能的損失，例如其空氣阻力及機(jī)械能的損失、滾動阻力的損失、制動效力的損失等等，而平均來說也僅僅只回收了約50～60%的機(jī)械動能。

關(guān)鍵詞：能量回收;最大化;再生控制

1 影響電動汽車制動能量回收最大化的主要因素

1.1 電機(jī)

電機(jī)設(shè)備的外化特性，即可決定在一定轉(zhuǎn)速下的再生制動效能所能輸出的最大闕值[1]。而電機(jī)的功率特性，則取決于電機(jī)的最大功率與基速，外特性如圖1所示。電機(jī)在其基速標(biāo)準(zhǔn)之下輸出轉(zhuǎn)矩而保持恒定值，功率與轉(zhuǎn)速呈一定比例;而若處于基礎(chǔ)速度之上時(shí)，轉(zhuǎn)矩輸出值隨著轉(zhuǎn)速增加而相應(yīng)的持續(xù)性減小，其總功率的輸出值相對保持恒定。

1.2 蓄電池

蓄電池的工作情況，取決于輸出性能及其能量管理方式，主要體現(xiàn)在sos和最大充電功率兩個(gè)模塊。每一種電池對芯片所承受的運(yùn)行范圍都固定的限額，過充和過放超出了范圍都不利于電池的正常運(yùn)行。例如，鋰離子電池sos的運(yùn)行范圍為30%～70% ，此段為“主動充區(qū)域”。而若是電池的芯片超過了70%，再生制動系統(tǒng)則會產(chǎn)生中斷充電現(xiàn)象。汽車制動過程的反應(yīng)速度較快，蓄電池的芯片、溫度以及內(nèi)阻的變化相對來說是微乎其微的，因此蓄電池的開路電壓則相對不變，即相應(yīng)的降低蓄電池的受損耗程度。

1.3 液壓制動系統(tǒng)

若電動汽車處于停止運(yùn)行狀態(tài)，其電機(jī)自身在再生制動狀態(tài)下的能力輸出持續(xù)性消減，同時(shí)我們知道汽車內(nèi)部的電氣系統(tǒng)產(chǎn)生運(yùn)行故障的幾率較大，為確保液壓制動系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，即需要改良液壓制動系統(tǒng)組織機(jī)構(gòu)使其更為精確化與穩(wěn)定化，穩(wěn)定輸出其充足的制動動力，如此即是確保為制動能量回收率的最大化奠定良好的基礎(chǔ)。

2 基于再生制動控制的相關(guān)優(yōu)化策略分析

2.1 普通制動力分配控制策略

并行制動力分配策略。簡單來說，即是基于本原機(jī)械制動系統(tǒng)，而施加電機(jī)制動系統(tǒng)，兩者聯(lián)動開展同步制動[2]。以機(jī)械為主、電機(jī)為輔，能量回收率有一定限定范圍。如圖2所示，此控制體系共具兩個(gè)門限額定值，當(dāng)其較低強(qiáng)度Z約等于1.0時(shí)，則交由電機(jī)阻力矩單獨(dú)輸出的制動活動阻力矩的現(xiàn)實(shí)需求;當(dāng)制動強(qiáng)度處于正常范圍內(nèi)，驅(qū)動軸則由電機(jī)阻力矩與機(jī)械制動力矩聯(lián)合產(chǎn)生作用，輔動軸仍屬于機(jī)械制動，并且后軸的制動力矩根據(jù)傳統(tǒng)制動系統(tǒng)中的制動力分配系數(shù)進(jìn)行精確分配所得。當(dāng)處于緊急制動（Z處于0.6～0.7）時(shí)，電機(jī)阻力矩通常設(shè)置為零，僅機(jī)械制動系統(tǒng)提供制動阻力矩。

就期望I曲線制動力分配控制策略來看，此控制手段對于其硬件需求的改動影響較小，可行性較高，僅僅使用比例閥即可確保制動力矩要求的穩(wěn)定性，因此其運(yùn)行成本較低，在現(xiàn)階段大部分混合動力汽車以及純電動汽車中得到了廣泛運(yùn)用，雖然其能量回收率提升程度不高，但其穩(wěn)定可靠性值得一提。

2.2 EBD控制策略

首先，判斷電機(jī)轉(zhuǎn)速是否等于即超過500R/min，若非緊急制動，則直接轉(zhuǎn)換為機(jī)械制動，再生制動系統(tǒng)則不同步參與制動。若是，對其制動力矩的現(xiàn)實(shí)需求與再生制動的最大程度進(jìn)行類比分析，若再生制動系統(tǒng)所輸出的最大阻力矩，超過了制動活動所需的現(xiàn)實(shí)需求，則其所有阻力矩只能取決于再生制動系統(tǒng)的提高而此才能滿足再生制動能量的最大化回收。而再生制動系統(tǒng)所輸出的最大阻力矩比所需要的機(jī)械制動力小時(shí)，再進(jìn)行相應(yīng)的動能補(bǔ)充即可。但若是前軸的制動力矩的現(xiàn)實(shí)需求，同樣小于再生制動活動的阻力矩，則前軸的制動力矩同樣也取決于再生系統(tǒng)。若是其超過電機(jī)阻力矩，則前軸的機(jī)械制動也同步展開雙向制動，其參與比例約為前軸所需現(xiàn)實(shí)力矩減去再生制動系統(tǒng)的最大制動力。

3 結(jié)語

再生制動、防抱死制動與電子制動力分配的集成控制，三者聯(lián)動工作的協(xié)調(diào)性，是研究重點(diǎn)之一。不斷進(jìn)行綜合控制程序與控制權(quán)的研發(fā)，即可相對實(shí)現(xiàn)汽車制動能量回收的最大化，又可優(yōu)化車輛制動的安全性及其穩(wěn)定性。

再生制動系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，變速器的速比值，是影響電機(jī)轉(zhuǎn)速及其工作效率的主要營因素。因此就純電動汽車來說，若是自動變速器等則可以有效且大幅度的提升制動能量的回收程度。而如何實(shí)現(xiàn)再生制動系統(tǒng)運(yùn)行過程中變速器與電機(jī)控制的更加協(xié)調(diào)性，即是提高整車能量回收率的關(guān)鍵點(diǎn)所在。

再生制動系統(tǒng)控制手段的優(yōu)化。電機(jī)制動全面退下之后，機(jī)械制動如何精準(zhǔn)、快速的補(bǔ)位，如何才能提高其舒適度且保證車輛運(yùn)行與制動的安全性和穩(wěn)定性，對制動控制手段的實(shí)際效能還具有較大的上升空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]李古月，李軍.基于回收能量最大化的再生制動系統(tǒng)分析[J].汽車工業(yè)研究，2017（07）：56-60.

[2]陳燕，貝紹軼，汪偉，蔡銀貴，朱燕燕.基于EMB與EBD的電動汽車制動能量回收系統(tǒng)研究[J].現(xiàn)代制造工程，2016（12）：62-66.