某电动汽车制动能量回收检测系统的试验研究

陈静

（泰州职业技术学院机电技术学院，江苏泰州 225300）

某电动汽车制动能量回收检测系统的试验研究

陈静

（泰州职业技术学院机电技术学院，江苏泰州 225300）

制动能量回收技术作为一种提高电动汽车能量利用率的有效手段，正成为电动汽车研发的重点。制动能量回收效果是评价电动汽车性能的一个重要方面，文章使用研制出的制动能量回收检测系统对某公司的纯电动汽车进行实车检测，证明了检测系统检测结果真实可靠，并对被测车辆的制动能量回收效果给出了评价。

制动能量回收系统；充电电流；充电电压；车速

制动能量回收技术又称再生制动技术，是在电动汽车制动时，将其行驶的惯性能量通过传动机构传递给电机，电机通过发电模式将转子上的动能转化为电能，再由逆变器的反向二极管回馈到直流侧，为动力电池充电，以实现制动能量的回收和再次利用。通过制动能量回收系统可以提高电动汽车的行驶里程，提高车辆的经济性能[1-3]。本文使用某公司的纯电动汽车进行实车检测，通过对检测结果的分析对被测车辆的制动能量回收效果进行评价。

1 硬件设备的安装

被测车辆选用的是某汽车公司的纯电动汽车，整备质量为1370kg，满载质量为1745kg，轴距为2500mm[4]。

1.1 传感器的安装

1.1.1 电压传感器的安装由于电压传感器是接触式的，需要找一个合适的接入点以不致于影响电动车的正常工作。通过对被测车辆电路的分析，最终选定接在高压控制盒中主熔断器的下端，确保传感器出现故障的时候不会影响到被测车辆。电压传感器就固定在高压控制盒附近，接入线路接好后控制盒已经封闭，见图1。

1.1.2 电流传感器的安装所要测量的电流为发电机输出给电池组的电流，通过查找选定的安装位置，见图2。

图1 电压传感器安装图

图2 电流传感器安装图

1.1.3 轴转速、扭矩传感器的安装实验前，首先要对被测车辆的驱动轴的半轴进行处理（如钻孔、贴应变片）。处理后的半轴见图3。半轴转速、扭矩传感器通过可调固定盘安装在轮胎外侧，如图4所示。

图3 处理后的半轴图

图4 半轴转速、扭矩传感器安装图

1.1.4 车速传感器的安装车速传感器的安装先是通过传感器上端的吸盘将传感器吸附在车辆的侧面，再把牵引线上的钩子挂在车门上，防止吸盘松动时传感器掉落。安装效果如图5所示。

图5 车速传感器安装图

图6 踏板力传感器安装图

1.1.5 踏板力传感器的安装踏板力传感器是通过两侧的尼龙粘带将其固定在制动踏板上。这种固定方式操作简单，固定牢固[5，6]。安装效果如图6所示。

1.1.6 陀螺仪的安装陀螺仪用来测量车辆加速度，应该放置在车辆的质心处[7]（见图7）。

图7 陀螺仪安装图

图8 工控机箱快捷插口

1.2 传感器与工控机箱的连接

工控机箱上装有同一型号的快捷插口，同时传感器的供电及信号线路做成与其相匹配的插头，这样使传感器与工控机箱的连接非常简便（见图8）。

1.3 工控机箱的供电

工控机箱的供电由12V蓄电池提供。该电压范围适合大部分传感器的供电需求。对于不是12V供电的传感器，已在机箱中加入了稳压模块进行调压。

2 道路试验及试验结果分析

为了验证检测系统的运行情况，对被测车辆进行了实车道路试验。试验地点在某汽车技术研究中心。试验时制动初速度为65km/h，初始SOC 为60%，电池组静态电压为324V。试验的路面条件符合ZB T24 007中6.1.1条的规定。路面类型应符合GB13594—1992中4.1条的规定[8]。制动过程中的采样频率不低于100Hz。试验车见图9。

由于在紧急制动工况下制动能量回收系统不工作，因此，试验分别在轻度制动z=0.2和中度制动z=0.4两种工况下进行。

图9 电动试验车

2.1 轻度制动试验结果分析

图10和图11为制动强度z=0.2的制动过程中动力电池充电电流与充电电压随车速的变化情况。从图中可以看出，匀速过程动力电池输出电能，电流为正值，电压略低于静态值。当制动过程开始，制动能量回收系统开始工作，电流变为负值，电压值略有升高，开始给动力电池充电。

图10 电流与车速的变化情况图

图11 电压与车速的变化情况

图12是制动过程中半轴扭矩随车速的变化情况，在制动开始时制动能量回收功能开启，车辆所具有的动能通过半轴反拖发电机，带动发电机发电，此时半轴扭矩变为反向。从图中可以看出当制动车速降到30km/h，半轴扭矩骤降，说明该制动能量回收的控制策略的设定条件为车速在30km/h以下不进行能量回收。该结论与公司的出厂设定相吻合。

图12 左右半轴扭矩随车速的变化情况

图13是制动过程中充电功率的变化情况。图14是制动过程中半轴上功率的变化情况。

图13 制动过程中充电功率的变化情况

图14 制动过程中半轴上功率的变化情况

通过把功率数据对时间做积分处理，得出被测车辆的整车制动能量回生率与再生机构转化率分别为：

2.2 中度制动试验结果分析

图15和图16为制动强度z=0.4的制动过程中动力电池充电电流与充电电压随车速的变化情况。图17是制动过程中半轴扭矩随车速的变化情况。图18是制动过程中充电功率的变化情况。图19是制动过程中半轴上功率的变化情况。通过对功率数据的处理得出整车制动能量回生率以及再生机构转化率分别为：

相比于轻度制动工况，中度制动的整车制动能量回生率与再生机构转化率都有所降低。

图15 电流与车速的变化情况图

图16 电压与车速的变化情况

图17 左右半轴扭矩随车速的变化情况

从以上试验结果可以看出，试验过程中各传感器采集的数据显示正常，且与实际情况相符合，说明开发的制动能量回收检测与评价系统工作稳定且结果有效。

3 结语

图18 制动过程中充电功率的变化情况

图19 制动过程中半轴上功率的变化情况

为了检验检测系统的工作稳定性及有效性，本文使用某汽车公司的纯电动汽车进行了道路试验。通过对试验结果的分析可以看出，该检测系统工作稳定可靠，检测结果真实有效，并对被测车辆进行了评价。

[1]韦作高.基于dSPCE的混合动力汽车试验台系统的研究与开发[D].重庆：重庆大学，2007.

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[3]Chunho Kim，Eok Nam Goong.Fuel Economy Optimiztion for Parallel Hybrid Vehicle with CVT[R].SAE paper：1999.

[4]张俊智，陆欣，张鹏君，等.混合动力城市客车制动能量回收系统道路试验[J].机械工程学报，2009，45 (2)：25-30.

[5]樊尚春.传感器技术及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004.

[6]交通部科学技术情报所编印.国外汽车检测设备[M].北京：交通部科学技术情报所，1974.

[7]郭军.测试系统技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2006.

[8]彭栋.混合动力汽车制动能量回收与ABS集成控制研究[D].上海：上海交通大学，2007.

（责任编辑 杨荔晴）

Experimental Study on Detecting System of Electric Automobile Brake Energy Recovery

CHEN Jing
(Taizhou Polytechnical College,Taizhou Jiangsu 225300,China)

Brake energy recovery technology as an effective approach to increase the use rate of EV energy,is becoming the focus of electric vehicle research and development.Brake energy recovery effect is an important aspect to evaluate the performance of electric vehicles,Pure electric vehicles on a company’s braking energy recovery detection system using the developed to the real vehicle test,proved that the detection result is true and reliable,and the braking energy recovery effect are measured vehicle evaluation.

brake energy recovery system；charging current；charging voltage；speed

U469.72

A

1671-0142（2015）05-0042-04

陈静(1982-)，女，江苏泰州人，讲师.

泰州职业技术学院2015年度科研项目(TZYKY-15-14，项目主持人：陈静).