新能源汽車再生能量回饋教學與研究

　　回饋技術的應用一方面增加了電驅動車輛一次充電的續(xù)駛里程，另一方面減少了傳統(tǒng)制動器的磨損，同時還改善了整車動力學的控制性能。

　　隨著環(huán)境污染與能源危機問題的日益嚴峻，包括混合動力汽車、純電動汽車和燃料電池汽車在內的新能源汽車成為了世界各國研發(fā)的熱點。在城市工況下行駛的汽車大約有 1 /3 到1 /2 用于直接驅動車輛運行的能量被消耗在制動過程中。若能對這部分耗散的能量加以回收利用，可大大提高整車能量經(jīng)濟性。

　　制動能量回收，又稱回饋制動或再生制動，對于電驅動車輛而言，是指在減速或制動過程中， 驅動電機工作于發(fā)電狀態(tài)， 將車輛的部分動能轉化為電能儲存于電池中， 同時施加電機回饋轉矩于驅動軸，對車輛進行制動。該技術的應用一方面增加了電驅動車輛一次充電的續(xù)駛里程，另一方面減少了傳統(tǒng)制動器的磨損， 同時還改善了整車動力學的控制性能。因此，研究制動能量回收集成化技術具有重要意義和廣闊的前景。

　　圖1制動能量回收系統(tǒng)

　　對于傳統(tǒng)內燃機汽車，制動力主要由摩擦制動系統(tǒng)產(chǎn)生，產(chǎn)生機制相對簡單。而對于電驅動車輛，引入制動能量回饋后，須考慮將總的制動力需求在摩擦制動力和回饋制動力之間進行分配，以實現(xiàn)二者的協(xié)調控制。由于受到電池和電機特性的影響，來自電驅動系統(tǒng)的回饋制動力與摩擦制動力的產(chǎn)生機理不同，在相同的機械與動力學條件下二者特性也有很大差別，這些都是在制動能量回收系統(tǒng)的發(fā)展與應用過程中需要重點關注的問題。

　　從整車層面分析，制動能量回收系統(tǒng)主要包括電制動系統(tǒng)和液壓制動系統(tǒng)兩個子系統(tǒng)， 同時涉及整車控制器、變速器、差速器和車輪等相關部件。電制動系統(tǒng)包含驅動電機及其控制器、動力電池和電池管理系統(tǒng)。電機控制器用于控制驅動電機工作于發(fā)電狀態(tài)，施加回饋制動力; 電池管理系統(tǒng)控制電能回收于電池; 液壓控制系統(tǒng)包括液壓制動執(zhí)行機構和制動控制器( BCU) ，用于控制摩擦制動力的建立與調節(jié)。

　　制動能量回收系統(tǒng)的關鍵技術主要體現(xiàn)在零部件、系統(tǒng)控制和評價方法等方面。系統(tǒng)控制策略首要問題是制動力分配的問題，這方面國內學者多處于理論分析和建模仿真階段，策略也比較多，舉一個例子，如圖2。

　　圖2系統(tǒng)控制策略示例

　　提高新能源汽車的經(jīng)濟性和續(xù)航能力是研究制動能量系統(tǒng)的初衷，而經(jīng)濟性的評價方法也是眾多學者一直研究的熱點方向。目前，制動能量回收對能量經(jīng)濟性改善的評價指標主要有兩種: 制動能量回收效率和對續(xù)駛里程延長的貢獻率。

　　比如，為了考量減速制動過程中， 制動能量系統(tǒng)回收動能的能力大小，可采用制動能量回收效率 ηreg作為評價指標:

　　ηreg=Ereg/Erecoverable× 100%

　　式中: Ereg為制動過程中車輪處回收的能量; Erecoverable為制動過程中可回收能量。

　　針對汽車驅動電機的再生能量回饋試驗，致遠電子推出的新能源教學研究平臺采用了與實際電動汽車電力驅動及控制系統(tǒng)類似的組成部分，能夠直觀、真實地模擬電動汽車的實際組成結構和運行工況，并能夠對整個系統(tǒng)進行測試分析;

　　平臺可根據(jù)GB/T 18488-2015電動汽車用驅動電機系統(tǒng)試驗標準，通過使用負載電機反拖驅動電機，使被測電機運行在能量回饋狀態(tài)下，靈活利用內置MDA電機與驅動器分析儀的積分功能，對電機控制器的輸入端進行實時積分，精確捕捉該電機在制動時回饋的能量值，能夠全面的分析新能源汽車制動能量系統(tǒng)的效能和經(jīng)濟性指標。