榮威eRX5混合動力汽車再生制動研究

摘要：文章介紹了混合動力汽車再生制動的基本理論，以榮威eRX5混合動力汽車為例，分析了混合動力汽車的制動力和制動能量，在考慮了影響制動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力車的再生制動提供了一種思路，具有較強的參考價值。

關(guān)鍵詞：再生制動；混合動力汽車；制動力分配

0引言

汽車產(chǎn)業(yè)是世界各國工業(yè)發(fā)達國家的國民經(jīng)濟支柱產(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， 上汽集團也推出了自主知識產(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)也是標志著科技制造的發(fā)展水平，如將車輛在減速制動過程中的動能，進行回收并儲存，而在車輛起步加速時，再把儲存的能量釋放出來，這樣不僅有效降低汽車油耗，提高動力性，減少尾氣排放，還可延長制動器的壽命，具有重要的實用價值。因此，制動能量的回收，既節(jié)約了能源又改善了城市環(huán)境。

1再生制動技術(shù)理論

1.1再生制動技術(shù)的概念及特點

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

再生制動技術(shù)具有以下特點：

（1）節(jié)能： 它可以實現(xiàn)制動能量回收。

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

（3）經(jīng)濟： 減少車輪制動器熱衰退、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；同時制動器的使用時間相對減少，延長了制動部件的使用壽命相應延長，降低了運營成本。

1.2再生制動過程中的能量分析

再生制動就是要把傳統(tǒng)制動器中浪費的能量回收起來，制動能量分為可回收能量和不可回收能量。可回收能量是驅(qū)動軸上的制動能量，不可回收的能量主要是汽車克服滾動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（可忽略道路坡度的影響），當切斷動力后以初始車速，減速至車速 過程中，其能量變化關(guān)系為：

（1）

式中：

為制動時衰減的動能（J）；為汽車質(zhì)量（kg）；Wf為滾動阻力所作的功（J）；Wa空氣阻力所作的功（J）；Wb為制動力所作的功（J）；Wc為汽車內(nèi)部傳動系統(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。滾動阻力、傳動系阻力和空氣阻力所做的功將汽車的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽萆⒂诖髿庵校@種能量轉(zhuǎn)換過程是單向不可逆的，因此無法加以利用，只有制動裝置通過再生制動產(chǎn)生的制動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為汽車的機械傳動效率；K2為制動能量回收效率，在制動過程中它隨轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩變化；為制動能量利用效率大小； Ff為滾動摩擦力（N）；S為制動距離（m），它取決于制動力的大小和制動時間的長短。

1.3再生制動過程的影響因素

從前面的分析可以看出，再生制動的影響因素有以下幾個方面：

（1）電機。電機是影響再生制動的主要因素之一，電機的制動能力越強，在分配再生制動和摩擦制動之間的比例關(guān)系時，可使再生制動的比例增大，從而增加回收的再生制動能量。上汽榮威混動汽車，有2個電機，ISG和TM電機。一般ISG電機用于起動和為電池充電，TM電機負責車輛驅(qū)動和能量回收，如果2個電機同時參與能量回收，從而就增加了再生制動能量的回收，當然由于結(jié)構(gòu)原因，2個電機同時參與能量回收時發(fā)動機也參與制動過程。

（2）儲能裝置。上汽榮威混動汽車主要是鋰電池形式蓄能，能否將電機所發(fā)出的電能全部、快速的吸收是研究和設(shè)計再生制動系統(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)、制動工況等。

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

1.4 再生制動具體控制策略

根據(jù)上面所敘述到的幾個影響因素，榮威eRX5混合動力汽車的控制策略考慮到了幾個重要因素，如車速、電池SOC值和制動強度等的影響。制動力分配以首次分配以安全為前提，按理想制動力分配曲線分配，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力汽車在前驅(qū)并聯(lián)式混合動力汽車中的再生制動技術(shù)，可以讓汽車在保證制動安全的前提下，盡可能多地回收制動能量，從而可以降低廢氣的排放和延長混合動力汽車的續(xù)駛里程。在分析了影響再生制動的一些關(guān)鍵因素后，嘗試提出了制動力分配的大原則和再生制動控制策略的基本，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；