混动汽车制动能量回收测试方法研究

混动汽车制动能量回收测试方法研究

刘亚欧

中汽研汽车检验中心（天津）有限公司天津300000

摘要：基于道路试验进行制动能量回收关键测试技术研究，并以此提出测试方法。针对踏板感觉和ABS协同作用在不同模式下进行有效测试，提出合理化建议。

关键词：制动能量回收，踏板感觉对标试验

众所周知，汽车工业作为世界各国国民经济重要产业，一直处于迅猛发展的态势，传统的内燃机汽车极大的改变着我们日常生活状况。随着车辆普及，由此带来的问题也愈发严重。首先是，由于我国石油储备不足，由于石油资源的大量消耗，是的能源安全型式不容乐观，其次不容忽视的就是汽车尾气排放，严重影响环境安全；因此混动车辆的研究发展势在必行。

混合动力汽车与传统汽车的又是在于能够制动能量回收，但不是所有的制动能量都可以回收。只有在电气驱动轴上才能实现能量回收。通常情况下，汽车在制动使所需制动力矩往往大于再生制动提供的制动力矩，因此混动的制动机制是由机械摩擦制动和电机再生制动相结合。因此制动能量回收相关试验方法研究显得尤为重要。

1.系统分析

如图1所示，当减小电机工作时的频率可达到电动机减速的目的，由于电机转速随着工作频率的下降而减少，但由于惯性的存在，转子转速不会马上下降，此时钉子所产生的反电动式会大于变频器直流端的输出电压，电机将转换为发电机工作状态即再生制动，产生的电能会被储能装置洗手，这样车辆在产生制动的同时，电能也会得到有效回收。

图1

影响制动能量回收的因素主要有以下几个：a.电机类型：电机不同，所提供的电制动力矩也不大相同。电机的制动力矩特性和其驱动力矩特性要求相同，且最好有比较宽的恒功率工作区。b.电池的剩余容量值（SOC）描述电池剩余点亮占额定电量的百分比。c.制动踏板位置：根据踏板位置给出期望制动强度。d.行驶工况的不同会使其制动频率制动强度也不尽相同，因此制动能量回收率也不同。

2.关键测试技术分析

汽车在进行制动时，不同制动踏板开度，踏板速率以及车速对应着不同的制动需求，通过制动踏板传感器获得开度及速率信号，再加上自身GPS提供的车速信号，识别驾驶员制动需求。再生制动系统控制电机和液压制动系统实现目标制动力，完成制动过程。如图2所示。

图2

制动减速度是衡量汽车制动强度的重要指标，当制动减速度越大时，制动过程中所需的制动距离和时间都会越短，这样制动性能也就越好。在实际生活中，当减速度大于3m/s2时名驾驶员就会感到不适，当制动减速度超过5时更是有可能引发行车安全，所以，只有在十分危险的情况下才允许使用紧急制动。

汽车在紧急制动时，ABS启动，为避免电机制动系统对制动安全和平顺性的影响，需要对其控制。制动能量回收系统与ABS协调工作的方式基本上分为三种，一是在紧急制动时，ABS启动，制动能量回收系统退出制动过程，直接由ABS制动，这种方式减少了紧急制动时部件参与数量，降低了部件故障失效的机率，但是牺牲了制动能量回收率；二是再生制动有条件的介入或者退出ABS制动过程，当车速、制动踏板开度等条件超过一定阈值，电机介入或者退出再生制动过程，技能保证制动安全性，又能回收制动能量；三是紧急制动时，制动能量回收系统协同ABS制动，在此过程中根据电池电量判断是否回收制动能量，这种方式需要灵活而又准确的控制电机回馈扭矩和ABS控制器，对制动系统的要求较高。

3.测试方法研究

针对目标参数如：车速，轮缸压力，减速度，踏板力，踏板速率，踏板行程，前后轴制动扭矩及各种电信号。采用的设备主要包括，GPS，踏板力计，减速度计，液压传感器，电信号主要以CAN总线信号为主。如图所示。

（a）GPS（b）加速度传感器

图3速度和加速度传感器

图5六分力传感器图6数采设备

本次试验方法研究针对不同SOC，不同踏板行程，不同踏板速率，不同车速，不同踏板行程，不同行驶模式采用单一变量方法进行测试，主要试验大纲如下：

4.试验数据分析

本次验证试验使用某品牌一款插电式混动SUV为试验样车，采用上述测试手段，得到相关测试结果，分析如下。

首先进行的是探究该样车制动踏板开度，踏板力及轮缸压力三者之间关系的试验。主要采用的是样车点火，原地缓踩制动踏板，得到关系曲线如图所示。

图7踏板开度与轮缸压力图图8踏板力与踏板开度图

随后将车辆加速至接近40km/h，采用B档位，迅速使制动踏板开度达到30%，电机扭矩刚开始扭矩较小，液压制动补充制动扭矩，当电机扭矩逐渐增大，但随着车速的降低，电机扭矩达到某一峰值后随即减小。当车速降到10km/h时，将车辆由4挡将为3挡，制动主缸压力迅速增大，液压制动随即增强，电机制动扭矩相对减小，最终使车辆停止。由此可看出，该样车在进行时行车制动时，当电机扭矩制动效果强时，液压制动力随之减小，当电机制动扭矩降低时，液压制动力迅速补充确保足够制动力，最终达到制动过程总得制动力基本相同。相关测试数据图如下：

图9液压制动与电机制动扭矩关系图

最后为探究在高速行驶过程中，如果采取紧急制动时，制动能量回收系统与ABS系统之间存在哪种协调关系，进行了100km/h，踏板开度将近100%。从试验数据，看出当ABS其作用是，相对应的轮缸压力出现典型的调压曲线，并且电机制动扭矩也急剧增大。因此可以得出在高速进行紧急制动触发ABS时候，该样车能够最大县的的进行制动能量回收。

图10紧急制动过程图

图11紧急制动缸压图

5结论

本文通过自行设计混动车辆制动能量回收道路测试试验方法，搭建相应测试平台，针对不同工况下液压制动与电机制动存在何种关系进行了较为详细的研究，得到了一定测试数据，为随后更好地开展相关领域提供了理论及实际基础，具有较好的参考意义。

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