淺談再生制動能量回收技術

靳永言，張偉

（長安大學汽車學院，陜西 西安 710064）

引言

制動能量回收技術最早應用于電力機車，電力機車驅動時從電網上取電，制動能量回收時產生的電能則被回饋到電網中去。制動能量回收技術應用于電動汽車開始于20世60年代，但受到當時的電力電子技術和電池技術水平限制，發展一直緩慢。直到20世90年代以后，隨著日本豐田和本田等公司商品化的混合動力乘用車產品的陸續推出，電動汽車制動能量回收技術的研究和開發加速，在設計理論和控制方法等方面取得了較大的進步。正因為制動能量回收系統對改善和提高電動汽車能量效率具有重要作用，目前在市場上銷售的各類電動汽車產品中已被普遍采用。

本文檔為某電動汽車效能提升試驗NEDC工況、60km/h等速工況、WLTC工況及充電工況的試驗數據采集及分析。本文檔通過對零部件優化過后的某電動汽車進行工況試驗及數據采集，得到車輛的續駛里程，能量消耗率等整車性能數據，并分析各系統的效率。

1 試驗數據采集

試驗將使用IPEmotion及相關傳感器、功率分析儀及相關傳感器、電功率計、底盤測功機等進行數據采集與記錄。

1.1 信號采集

連接kavser到動力CAN和整車CAN采集CAN數據。

將連接好的各電流傳感器以及電壓檢測線有序的與功率分析儀對應端口連接。兩臺功率分析儀，一臺分別監測電機U、V、W 各相電流電壓以及動力電池輸出電流電壓；另一臺監測DCDC、配電盒等電流電壓情況。

1.2 試驗項目

按現行國標開展工況測試。試驗涉及的各種工況和加載條件如下表所示：

表1

2 試驗數據分析

2.1 滑行阻力曲線分析

如下圖所示，上一輪滑行阻力曲線為 y=0.0303x2+0.8652x+154.070，經過優化后的滑行阻力曲線 y=0.0305x2+0.9888x+93.805，滑行阻力平均降低約16.5%，降阻效果明顯。

圖1

2.2 工況能量流分析

根據各工況采集的數據，對整車能量流進行圖形化，以更直觀的方式體現出整車的能量流向與分布狀態。

2.2.1 行駛工況

行駛工況包含了ECO/NOR模式下的NEDC工況、ECE工況、60km/h等速工況以及 WLTC工況，具體能量流分析如下所示：

圖2 Nor模式NEDC工況（截止條件70km/h）

如上圖所示，車輛整體效率較高，NEDC工況的動力總成效率為87.52%。

圖3 ECO模式NEDC工況（截止條件70km/h）

如上圖所示，車輛整體效率較高，NEDC工況的動力總成效率為88.26%，能量回收率為57.20%。

圖4 ECO模式NEDC工況（截止條件98km/h）

如上圖所示，車輛整體效率較高，NEDC工況的動力總成效率為 88.39%，能量回收率為 57.61%，由于優化了動力電池低SOC的放電能力，截止車速提升至98km/h的影響不明顯。

圖5 NOR模式ECE工況

如上圖所示，由于ECE大部分為低速工況，因此整車效率較NEDC工況低，動力總成效率為79.67%。

圖6 ECO模式ECE工況

如上圖所示，由于ECE大部分為低速工況，因此整車效率及能量回收效率較 NEDC工況低，動力總成效率為80.43%，能量回收效率為45.70%。

圖7 NOR模式60km/h等速工況

如上圖所示，60km/h等速工況的效率較高，動力總成效率為85.87%。

如下圖所示，60km/h等速工況的效率較高，動力總成效率為93.55%，由于駕駛員維持車速的操作原因，導致有很小一部分能量回收，該部分能量回收效率維94%。

圖8 ECO模式60km/h等速工況

3 總結

根據本次試驗及相關數據分析，小結如下：

① 充電機效率約為93.5%，屬于正常范圍；

② 電機控制器效率約為95%，屬于正常范圍；

③ DCDC效率受工作功率影響較大，250W時效率約為90%，120W時效率僅為82%，30W時僅為70%；

④ NEDC工況的電機及傳動系統效率較為正常，約為70%；

⑤ 60km/h等速的電機及傳動系統效率較低，僅為57%；根據D3阻力分解試驗報告，也可得到60km/h車速的傳動系統阻力較大的結論，需要對減速器及傳動系統進行效率測試；

⑥ 制動能量回收效率較低，僅僅不到 40%，需要進行詳細的制動能量回收試驗進行數據分析；

⑦ 98km/h的截止條件對車輛續駛里程影響極大，需要進行詳細分析，給動力電池提出低SOC狀態下的放電功率需求，避免車輛因無法滿足該加速段的車速而截止試驗。