朱成:电动汽车制动能力回收行标已立项研究

网易汽车 综合报道

汽车产业发展研究所新能源汽车发展研究部部长朱成11日在2014中国汽车高新技术发展国际论坛(AUTOTEC 2014)表示,电动汽车制动能量回收是提高能源利用效率和体现电动汽车优势和特点的重要技术。关于电动汽车制动能量回收测试和评价方法的行业标准已经开始立项研究,在我国,已经启动的新能源汽车行业准入等相关政策的研究中,也把电动汽车制动能量回收技术作为重要的内容之一。

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汽车产业发展研究所新能源汽车发展研究部部长 朱成

以下为演讲实录:

大家下午好,我是来自中国汽车技术研究中心新能源汽车发展研究部的朱成,我给大家介绍一下电动汽车制动能量回收技术评价方法方面的工作,主要分三个部分。

电动汽车制动能量回收是提高能源利用效率和体现电动汽车优势和特点的重要技术。关于电动汽车制动能量回收测试和评价方法的行业标准已经开始立项研究,在我国,已经启动的新能源汽车行业准入等相关政策的研究中,也把电动汽车制动能量回收技术作为重要的内容之一。

制动能量回收技术涉及整车电控、电池、电机等多个领域,它是一项需要协调控制的系统技术。当前,在电动汽车制动能量回收技术测试和评价等方面,国内外都比较缺少这方面的测试方法和标准法规,包括评价办法、评价依据。

为了深入研究电动汽车制动能量回收技术,为政策和标准法规的制定工作提供参考依据和支持,我们这个中心内部包括北工部、标准所、试验所联合成立课题组,开展了一系列的工作。今天我的介绍实际上主要是把我们前期这方面的研究工作,以及目前的评价方法和一些阶段性成果给大家介绍一下。这里面不涉及太多的图表和数据,主要是把我们在制定这方面的评价方法和依据的一些思路和一些企业包括行业内的想法和意见跟大家交流一下。

我们之前已经有了两次技术交流的研讨会,一个是今年3月份在天津标准所组织的研讨,处于标准方面的技术研讨会,另外一个是今年4月份在北京进行的电动汽车制动能量回收专题技术的研讨会。

在两次会议上,围绕着电动汽车制动能量回收这项技术,主要是研讨了以下几个主要问题。

第一个是制动能量回收整车控制策略,这也是属于最底层的控制策略。首先比较熟知的就是宝马在制动能量回收方面的整车控制策略,他们称之为叫单一踏板驾驶感觉。实际上包含了滑行制动能量回收,也包含了松开油门之后包括稍微轻踩油门的制动能量回收,它可以做到只踩油门踏板就可以完成车辆的起动包括停止,属于要是驾驶风格比较温和的话,完全可以不用踩制动踏板,从而可以降低驾驶员的强度,同时也可以提高很多的驾驶操控的乐趣。另外,就是包括宝马、比亚迪车辆上都有的滑行制动能量回收,这是两种制动能量回收的操控策略。

对于这两种控制策略,行业内也有持不同意见的反对观点。比如像大陆公司,他们认为在滑行的时候回收实际上包括难度等等都有很多问题,他们主张的还是采用传统汽车踩制动踏板的情况下才能进行制动能量回收。具体的一些原因,在后面其他几个问题里都会提到。

第二个是具体到电液耦合的制动策略。制动策略实际上涉及到很多方面,比如电机,包括其他的方式,前驱、后驱甚至是四驱,四驱的制动效果肯定比前驱后驱好很多,甚至有的企业为了在制动当中,电机的制动和真空泵的制动效果比较好,他们都不用真空泵,他们用的是成本更高的液压泵,包括制动能量回收和ABS+EBD的配合,大陆他们持反对意见的主要原因实际上还是电机的制动能量回收和车身的稳定性匹配工作,如果是滑行的话,目前这个难度比较大,所以他们目前采用的依然是踩制动踏板的方式。所以,这是一项复杂的系统工程,这是第二点制动策略方面的问题。

第三个是驱动电机系统的回收效率。一般来说,驱动电机系统,本身电机系统的回收发电能力一般是相对比较好一些,而且能够通过优化磁链和控制方式设定发电效率的高效点,根据整车不同的运行工况来设计,这个回收一般在80%、90%。

第四个问题实际上是动力电池系统制动能量回收的关系,这个关系也是比较多。制动能量回收实际上对制动电池系统的一致性和使用寿命都有一定的影响,这是在交流的时候提出的一些观点。另外在不同的环境,包括不同的SOC、电流等条件下,动力电池系统回收和再利用的效率,一般来说是根据我们前期做的一些试验结果,在高倍率充放电,在电阻比较大的时候,它的效率会比较低一些。

最后一个是制动能量回收对电池管理和精度的影响。实际上制动能量回收对电池管理系统的控制精度包括SOC的估算,也都有影响。

第五点是制动能量回收对整车性能的影响。首先第一个整车性能解决能耗经济性,这个实际上也是我们要研究的主要问题,就是如何评价它对能耗经济性的贡献。

另外第二点,就是舒适性。对于滑行状态的制动能量回收,包括我们在凯迪拉克和BMW进行了路试,宝马提出的这种驾驶模式也不是所有人都支持,也有一些反对的意见,反对的意见也是集中在舒适性上。这是我们这个课题研究当中的一些成果,支持这种驾驶模式的主要是以年轻人和接受新鲜事物的人为主,对于驾驶员来讲,它是一种全新的驾驶体验,而且能够降低驾驶员的劳动强度,而且还增加了不少驾驶乐趣,提高操控性。但实际上法律方面,他们的理由就是在滑行状态,一旦有制动能量回收的话,它的制动减速度是要比正常开车的减速度要大。一来一回,一加速、一减速,无论是驾驶员还是乘坐者都容易产生晕车的感觉,这是反对方的一些观点,主要是从舒适性的角度提出来的。

第三点就是安全性。制动距离相对于原有回收的状态下,实际上不应该有延长的。实际上这个安全性跟前面提到的制动策略,包括跟ABS,甚至跟车身稳定系统的匹配都也关系。如果跟ABS、EBD的匹配不好的话,它的制动距离是要比原有的制动能量回收制动距离要延长的。

实际上我们在研究了以上五个问题之后,另外还对制动能量回收的不同车型进行了研讨。比如纯电动、插电式混合动力、深中混合动力,微混,最终的目的是研究制动能量回收评价效果及其测试评价方法。

我的第二部分就是评价方法。在评价方法研究之前,目前对制动能量回收技术汽油一种观点,因为目前电动汽车的推广模式有很多种,其中有一种商业模式是电池租赁。在这种模式下,实际上有些电池厂不希望这个制动能量回收技术,因为他的收益主要是这么来的,在这种情况下,如果有制动能量回收,实际上相当于整车的耗费量降低的,但是它的电池寿命也降低了。

这是现有国内外制动能量回收的评价指标,主要有制动能量回馈率,包括电机发出的回馈的电能占制动能量的占比,包括能量回收率,以及不同的指标,它的定义以及它的特点,主要列了五种,其中有两种,一种是制动能量的贡献率,还用一种是蓄势里程。

现有的测试方式,实际上这是我们中心尤其是实验所在这方面也进行了一些前期的工作,包括整车测试、子系统的台架测试,以及仿真的测试。

针对评价测试的工况,目前我们国家在乘用车这块主要采用的是NEDC工况。如果研究制动能量回收的话,适合的工况就是经过研究,大部分的企业比较倾向于NEDC当中的市区工况。

另外,对于不同车型之间,整车的重量对制动能量回收的影响是比较大的。一般来说,整车的重量越大,制动能量回收的效果越好。这个是比较明显的,尤其是大客车,我们知道大客车好多实际上都是有制动能量回收的,他的制动能量回收效果确实要比轿车好很多。

这是国外的一些评价方法,比较有代表性的就是美国的EPE和ARB法规,它采用的方法是流入电池的能量的测量值和制动能量最大理论值的比值。另外,它规定这个比值的15%—75%为轻型混合动力。

另外,在国内比亚迪采用的方法是在测试制动过程当中回馈到动力电池包中的电量与没有制动能量回收状态下的电动汽车的耗电量之比来评价制动能量回收效率。

经过研究之后,我们也是提出综合以下指标来对整车的制动能量回收进行评价。其中,根据美国ERP法规的制动能量回收系统效率,另外,还有蓄势里程的贡献率以及制动距离的变化,实际上制动距离不能延长。

这是前期由我们中汽天津试验所进行的测试平台的搭建,包括陀螺仪、电压传感器等等,同时进行了检测系统的一些测试和检测,并且也是得到了一定的数据。

在这些指标当中,能耗经济性评价指标方面,目前常用的实际上主要还是制动能量回收对整车蓄势历程或者是能量消耗率的贡献。他的定义实际上也是在汽车、在整车有制动能量回收下的蓄势里程,相对于没有制动能量回收下蓄势里程和能量消耗率的增加比例。

这里面有一个问题,因为目前的标准实际上在这块都在制定,可能会强制所有的车都配备,但是,可以在车上进行手动人工的关闭,因为有些人不太适应这种做法,他也可能会进行关闭。实际上怠速起停包括车身稳定系统,包括测试,都是可以强制配备的,它实际上也都是可以人工关闭的。

最终我们这个评价方法研究的测试方案应该是这么一个情况,就是说参考国标,能量消耗率、蓄势里程的方法,分别测试在车辆开启关闭情况下,NEDC循环,在之制动能量回收开启关闭的情况下各测两次,一次是市区循环,一次是短速行驶。首先是对比在制动能量回收开启和关闭状态下的等速行驶的蓄势里程和能量消耗率,这两个如果是一个车,首先对比在他们相同的前提下,经过NDDC循环,它的蓄势里程或者能量消耗率的变化,它的贡献率来评价制动能量回收经济性的效果。

为什么有等速行驶的评价,实际上也是为了评价结果的客观性,更加科学、更加客观。因为在这种开启和关闭的状态下,实际上有一种方法,他可以通过增加在制动能量回收功能关闭状态下的能耗,也就是说他可以把车辆在制动能量回收关闭下的能耗做得非常差,这样的话,他最后的结果贡献率就会非常好。

以上是我们做到现在对制动能量回收技术测试评价一些阶段性的测试方法,第三步是下一步的工作,也是为了进一步完善评价方法研究,建立技术评价体系。

我们计划由中心开展制动能量回收评价体系实车的验证工作,这个实际上也是前一段由中心出文进行电动汽车制动能量回收测试评价方法研究验证的工作。同时这个研究工作也将针对我们前面提到的关于制动能量回收所有这些技术的关键点,比如整车的控制策略,点液耦合制动策略,驱动系统制动能量回收效率,电力蓄电池系统制动能量回收效率和寿命影响,都会进行更深一步的研究,实际上主要的验证工作是测试的验证工作。

我们这边也是欢迎对这项研究感兴趣的企业或者单位来参与这个工作,为我们提供一定数量的车辆的技术支持,来开展评价方法的测试摸底体系的验证和研究工作,为政策和标准的制定提供依据。

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