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荣威eRX5混合动力汽车再生制动研究

摘要：文章介绍了混合动力汽车再生制动的基本理论，以荣威eRX5混合动力汽车为例，分析了混合动力汽车的制动力和制动能量，在考虑了影响制动力能量回收的几种因素的基础上，提出了一种控制策略。该策略的提出对研究混合动力车的再生制动提供了一种思路，具有较强的参考价值。
关键词：再生制动；混合动力汽车；制动力分配
0引言
汽车产业是世界各国工业发达国家的国民经济支柱产业，随着2020年的即将到来，众多汽车厂商都纷纷公布自己的新能源汽车战略， 上汽集团也推出了自主知识产权的荣威e50/e550/e950/eRX5和ei6新能源汽车。新能源汽车的节能减排技术也是标志着科技制造的发展水平，如将车辆在减速制动过程中的动能，进行回收并储存，而在车辆起步加速时，再把储存的能量释放出来，这样不仅有效降低汽车油耗，提高动力性，减少尾气排放，还可延长制动器的寿命，具有重要的实用价值。因此，制动能量的回收，既节约了能源又改善了城市环境。
1再生制动技术理论
1.1再生制动技术的概念及特点
再生制动技术是一种特定的制动方式，也称为回馈制动技术。它的工作过程原理：在汽车制动或减速过程中将设备的部分动能经过能量回收系统吸收并存储起来，设备在起动或加速时再把储存的能量释放出来，形成驱动动力。这种装置是带有制动能量再生系统的缓速器， 这个能量回收系统只能使设备减速，并不能使设备停止运行，所以它必须和传统的制动系统共同作用，才能实现设备的正常运作，所以能量回收系统又称辅助制动装置。
再生制动技术具有以下特点：
（1）节能： 它可以实现制动能量回收。
（2）环保： 制动能量再生装置改善了尾气排放；减少了制动时噪声和粉尘污染，增强了汽车环保性。
（3）经济： 减少车轮制动器热衰退、轮胎过热爆胎现象的发生，节约了燃油，提高了汽车的行驶安全性；同时制动器的使用时间相对减少，延长了制动部件的使用寿命相应延长，降低了运营成本。
1.2再生制动过程中的能量分析
再生制动就是要把传统制动器中浪费的能量回收起来，制动能量分为可回收能量和不可回收能量。可回收能量是驱动轴上的制动能量，不可回收的能量主要是汽车克服滚动阻力和空气阻力所消耗的能量以及在传递过程中损失的能量。汽车中在平坦的路面行驶时（可忽略道路坡度的影响），当切断动力后以初始车速，减速至车速 过程中，其能量变化关系为：
（1）
式中：
为制动时衰减的动能（J）；为汽车质量（kg）；Wf为滚动阻力所作的功（J）；Wa空气阻力所作的功（J）；Wb为制动力所作的功（J）；Wc为汽车内部传动系统阻力所作的功。
其中Wf、Wc和Wa不可回收，只有Wb可回收再利用。滾动阻力、传动系阻力和空气阻力所做的功将汽车的动能转变为热能，逸散于大气中，这种能量转换过程是单向不可逆的，因此无法加以利用，只有制动装置通过再生制动产生的制动力做到功才能被回收利用。一次刹车可能被回收利用的能量为：
E=K1K2K3（△W-Wf-Wa-Wc）（2）
Wf=FfS（3）
式中：
K1为汽车的机械传动效率；K2为制动能量回收效率，在制动过程中它随转速和转矩变化；为制动能量利用效率大小； Ff为滚动摩擦力（N）；S为制动距离（m），它取决于制动力的大小和制动时间的长短。
1.3再生制动过程的影响因素
从前面的分析可以看出，再生制动的影响因素有以下几个方面：
（1）电机。电机是影响再生制动的主要因素之一，电机的制动能力越强，在分配再生制动和摩擦制动之间的比例关系时，可使再生制动的比例增大，从而增加回收的再生制动能量。上汽荣威混动汽车，有2个电机，ISG和TM电机。一般ISG电机用于起动和为电池充电，TM电机负责车辆驱动和能量回收，如果2个电机同时参与能量回收，从而就增加了再生制动能量的回收，当然由于结构原因，2个电机同时参与能量回收时发动机也参与制动过程。
（2）储能装置。上汽荣威混动汽车主要是锂电池形式蓄能，能否将电机所发出的电能全部、快速的吸收是研究和设计再生制动系统最重要的问题之一，BMS的控制策略和软件开发同样也是重要的环节。
（3）使用环境。使用环境包括路况、环境温度和车辆的行驶状态、制动工况等。
（4）控制策略。控制策略规定了前后轮制动力及再生制动和摩擦制动的比例关系，决定了制动系统的工作方式和制动回收能量的多少，是再生制动的核心部分。
1.4 再生制动具体控制策略
根据上面所叙述到的几个影响因素，荣威eRX5混合动力汽车的控制策略考虑到了几个重要因素，如车速、电池SOC值和制动强度等的影响。制动力分配以首次分配以安全为前提，按理想制动力分配曲线分配，二次分配注重能量的回收。
2结论
本文研究了上汽荣威混合动力汽车在前驱并联式混合动力汽车中的再生制动技术，可以让汽车在保证制动安全的前提下，尽可能多地回收制动能量，从而可以降低废气的排放和延长混合动力汽车的续驶里程。在分析了影响再生制动的一些关键因素后，尝试提出了制动力分配的大原则和再生制动控制策略的基本，对之后在此方向上的研究提供了一种思路。
姓名：陆盛祥（1959.02--）；性别：男，籍贯：浙江，学历：大专，毕业于虹口业大；现有职称：注册工程师；研究方向：汽车工程；
科学与财富2017年18期
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