制动能量回收对前驱式电动汽车制动稳定性的影响分析

徐华超 卜凡 程煜 郭江涛

摘 要：电制动能量回收技术能有效提升电动汽车的续驶里程。本文针对前驱车型在ECO、SPORT两种模式下电机的拖曳力矩对车辆的制动力分配系数、同步附着系数产生的影响进行分析，理论上前驱车型电制动的加入车辆制动时处于前轮先抱死的稳定工况，为纯电动汽车的前后制动器理论选型时提供一定的参考价值。

关键词：拖曳力矩;制动力分配系数;同步附着系数;稳定工况

1 引言

纯电动汽车的电机带动车辆行驶，无需考虑排放问题，污染少，且驱动汽车行驶的电机力矩可以精确获得，便于控制，相应迅速[1]。制动能量回收系统可以将车辆制动过程中的部分动能转化为电能以提高能量利用率，增加续驶里程[2]。本文针对在制动能量回收系统的作用下对车辆原本的纯液压制动系统如制动力分配系数、同步附着系数产生的影响进行分析。

2 制动力分配及同步附着系数定义

2.1 制动力分配系数定义

常用前轮制动力与汽车总制动力之比来表明分配的比例，称为制动力分配系数，并以β表示，即：

式中：Fμ1为前制动器制动力;F为车辆总制动力;

2.2 同步附着系数定义

所谓同步附着系数，即前、后制动器制动力为固定比值的汽车，只有在同步附着系数的路面上制动时才能使前、后车轮同时抱死，并以φ0表示，即：

式中：L为汽车轴距，L=a+b;a为汽车质心位置到前轴的距离;b为汽车质心位置到后轴的距离。

根据《汽车理论》，当φ>φ0时，后轮会出现抱死工况，为危险工况;当φ=φ0时，前后轮同时抱死，为理想工况;当φ<φ0时，前轮先抱死，其中φ为路面附着系数[3]。

3 拖曳力矩对制动系统影响分析

3.1 拖曳力矩计算定义及相关参数

采用某前驱纯电动车型计算，取空载、满载两种工况，分别计算在ECO、SPORT两种模式下拖曳力矩值变化对制动力分配系数与同步附着系数变化情况。其电机拖曳力矩值如表1所示：

3.2 ECO模式下拖曳力矩对制动系统影响

经公式（1）、（2）计算出车辆在ECO模式下不同T值对β与φ0的变化值，计算结果如表2所示：

将表2整理成趋势图如图1、图2所示：

如图1所示，在ECO模式下，该前驱车型的随T的值增加而增大，随着T的减小而减小;如图2所示，该前驱车型的随着 T的值增加而增大，随着T的值减小而减小，根据《汽车理论》分析得出电机拖曳力矩使车辆处于前轮先抱死的工况，对车辆的制动稳定性起到有利效果。

3.2 SPORT模式下拖曳力矩对制动系统影响

经公式（1）、（2）计算出车辆SPORT模式下在不同T值对与的变化值，计算结果如表3所示：

将表3整理成趋势图如图3、图4所示：

如图3、4所示，在SPORT模式下，该前驱车型的、的变化情况与ECO模式下基本一致。

4 總结

纯电动汽车在制动时电机的拖曳力矩会参与汽车的制动，从上述计算看出：对于前驱车型随着电机的拖曳力矩增大，制动力分配系数、同步附着系数也同步增大，更大可能大于常规路面附着系数，理论上制动时处于前轮先抱死的稳定工况，对车辆的制动稳定性起到有利效果，为纯电动汽车的前后制动器理论选型时提供一定的参考价值。

参考文献：

[1]张毅，杨林，朱建新等.电动汽车能量回馈的整车控制[J].汽车工程，2005，27（1）：24.

[2]罗禹贡，李蓬，金达峰，李克强.基于最优控制理论的制动能量回收策略研究[J].汽车工程. 2006：28（4）：357-360.

[3]余志生，赵六奇.汽车理论[J].机械工业出版社，2000.10.