现代汽车电子技术
题目：电动助力转向系统
摘要
本文从全球环境污染和能源短缺等严峻问题阐述了发展电动汽
车的重要性和必要性，着重分析概括了电动汽车制动能量回收系统的研究现状
关键字电动汽车制动能量回收系统
1 引言
目前，普通燃油汽车在国内外仍占据绝大部分汽车市场。汽车发动机燃烧燃料产生动力的同时排放出大量尾气，其成分主要有二氧化碳（CO2）,一氧化碳（CO）,氮氧化合物(NO X)和碳氢化合物（HC），还有一些铅尘和烟尘等固体细微颗粒物，虽然现代汽车技术已经使汽车尾气排放降到很低，但由于汽车保有量持续高速增加，汽车排放的尾气还是会对人类的生存环境造成很严重的影响，例如近年来不断加剧的温室效应，光化学烟雾，城市雾霾等大气污染现象。
内燃机汽车消耗的能源主要来自石油，石油属于不可再生资源，目前全球已探明的石油总量为12000.7亿桶，按现在的开采速度将只够开采40.6年左右，即使会不断发现新的油田，但总会有消耗的一天。全球交通领域的石油消耗占石油总消耗的57%，由于汽车的保有量持续快速增长（主要来自发展中国家），到2020年预计这一比例将达到62%以上，2010年我国的石油对外依存度已达到53.8%，到2030年预计这一比例将达到80%以上，可见石油资源的短缺将会直接影响我国的能源安全，经济安全和国家安全，不利于我国长期可持续的发展，因此探索石油以外的汽车动力能源是21世纪迫切需要解决的问题。
电动汽车具有无污染，已启动，低噪声，易操纵等优点，相关的技术研究已趋成熟，是公认的未来汽车的主流。自1997年10底丰田推出混合动力车型Prius 以来，电动汽车越来越受市场的欢迎，近年来不少国内外汽车生厂商已向市场推出不少种类的电动汽车，在混合动力汽车领域，日本的丰田和本田不管从技术研发还是在市场销售，宣传等方面已经走在世界的前列，推出了诸如Pius，Insight，Fit，Civic 等量产化混合动力车型，其他国外汽车制造商在本田和丰田之后也相继推出相应的车型，例如宝马3系，5系，7系，8系都推出了相应的混合动力车型，大众途锐的混合动力版，特斯拉推出的MODEL S 纯电动车，国内汽车生产商比亚迪在电动汽车领域已经走在前列，相继推出包含“秦”在内的许多种混合动力车型。
制动能量回收系统是现代电动汽车和混合动力车重要技术之一，也是其一个重要特点。其工作原理如图1所示，在一般的内燃机汽车上，当车辆减速、制动时，车辆的运动能量通过制动系统而转变为热能，并向大气中释放。而在电动汽车与混合动力车上，这种被浪费掉的部分运动能量已可通过制动能量回收技术转变为电能并储存于蓄电池等储能装置中，有效地利用了车辆制动时的动能，可以显著的改善车辆的燃油经济性及车辆的制动性，提高能量的利用效率，增加电动汽车的行驶里程。
图1 制动能量回收原理
2电动汽车制动能量回收系统研究现状
2.1制动能量回收系统的组成与分类
2.1.1制动能量回收系统的组成
由于电动机产生的再生制动力矩通常达不到传动燃油车中的制动系统产生的制动性能，所以在电动汽车中，制动能量回收系统包括液压制动和再生制动两个子系统，同时涉及到整车控制器、变速器、差速器和车轮等相关部件，如图2所示。电制动系统包含驱动电机及其控制器、动力电池和电池管理系统电机控制器用于控制驱动电机工作于发电状态,施加回馈制动力;电池管理系统控制电能回收于电池;液压控制系统包括液压制动执行机构和制动控制器(BCU),用于控制摩擦制动力的建立与调节。
图2 制动能量回收系统的组成
2.1.2制动能量回收系统的分类
按回馈制动力与摩擦制动力的耦合关系,制动能量回收系统可分为叠加式(或并联式)和协调式(或串联式)两种,如图3所示。
图3 叠加式与协调式制动能量回收系统
叠加式制动能量回收系统是将电机回馈制动力直接叠加在原有
摩擦制动力之上,不调节原有摩擦制动力,实施方便,但回馈效率低,制动感觉差。协调式制动能量回收系统则是优先使用回馈制动力,对液压制动力进行相应调节,使两种制动力之和与总制动需求协调一致,回馈效率较高,制动感觉较好,但须对传统液压制动系统进行改造,实施较为复杂。早期的电驱动车辆大多采用叠加式回馈制动。随着技术的发展,在回馈效率、制动感觉和制动安全等诸多方面具有巨大优势的协调式回馈制动逐渐成为了研发的主流。
对于叠加式回馈制动,液压制动力无须调节,传统液压制动系统即可实现。而对于协调式回馈制动,则应对液压系统进行重新设计或改造。按照其液压调节机构所依托的技术平台,协调式制动能量回收系统又可分为以下3 类。
(1) 基于EHB 技术（电子液压制动系统）的制动能量回收系统此类方案采用传统车辆EHB 电控液压制动系统作为协调式回馈制动的执行机构。
(2) 基于ESP / ESC 技术的制动能量回收系统此类方案基于ESP / ESC 技术平台,利用标准化零部件,对制动管路布置进行相应改造。
(3) 基于新型主缸/助力技术的制动能量回收系统此类方案根据协调式回馈制动的技术要求对制动主缸和助力系统进行重新的设计与开发。
装备协调式能量回收系统的车辆制动时，在保证制动安全的条件下优先采用电机回馈制动力，当回馈制动力不能满足制动需求时再施加液压制动力。在施加电机回馈制动力时要考虑电机的外特性、电池状态和制动稳定性等，因此在制动过程中电机回馈制动力总是在变化的，这就要求能够准确快速地调节液压制动力以使得总制动力与驾驶员需求相符。因此传统车的液压制动系统不满足制动能量回收技术的要求，需要加以改造或重新设计新的液压制动系统。除了需要设计能够灵活调节液压制动力的液压制动系统之外，还需设计合适的控制策略，主要包括回馈制动力与液压制动力的分配以及前后轮制动力的分配，控制策略必须充分考虑到制动稳定性、电池充电能力、电机特性和驾驶感觉。目前制动能量回收技术的研究主要集中在两个面：方案设计和控制策略。
2.2制动能量回收系统方案设计
电驱动车辆与传统内燃机车辆相同，都安装了各种各样的底盘动力学控制系统，以保证车辆的正常行驶，一般包括驱动控制和制动控制两大方面，在制动控制系统上，目前基本上所有的车辆都配备了ABS防抱死制动系统，在各种恶劣工下该系统已经可以很大程度上保证车辆制动时的可控性和稳定性。而在电驱动车辆的制动控制中，由于引入电动机回馈制动，会对防抱死制动系统产生的不确定的影响，需要对制动回馈系统和防抱死制动系统进行协调，常见的协调式（串联式）制动回馈系统和防抱死制动系统从调节手段和执行机构上来看，防抱死制动和串联回馈制动下的制动融合是相同的，这就为实现这两个制动系统协调控制提供了便利。
因此在使用协调式制动回馈系统的趋势下，为了充分保证制动安全，简化执行机构，提高系统的集成程度，对制动能量回馈与防抱死制动在硬件和软件上进行集成设计与控制具有现实意义。目前国际上已经有不少知名的整车和零部件制造商都提出了自己的解决方案，其中大多适用于乘用车的液压制动能量回收系统，按照其工作原理大致可以分为两类：一类是基于原有的ABS/ESP系统，在制动管路上安装调节阀、蓄能器、电机和泵等来达到调节摩擦制动转矩的目的，同时保证制动踏板感觉；第二类是对原有会制动系统的主缸进行改造，在进入轮边调节阀之前完成踏板感觉和实际制动力的解耦。以上两种方案中，为了保证制动感觉与传统的内燃机汽车一致，普遍安装了踏板感觉模拟器。第一类方案的代表是日本的丰田公司。他们推出的基于EHB 方案设计的集成制动能量回收功能制动防抱死系统（图4）已经批量应用于Prius 混合动力车上，在正常制动情况下，主缸与制动器管路隔离，阻断了踏板和液压管路的关联。系统中有专门的电机泵和低压蓄能器为轮缸提供制动压力，同时利用冲程模拟器模拟踏板的位移和反作用力。踏板位移传感器和主缸压力传感器判断驾驶员的制动需求，在获知当前最大回馈制动力后，总制动力被分配给摩擦制动和回馈制动，相应的控制信号分别传递至轮边压力调节阀和电机控制器。其中，轮边压力调节阀也作为防抱死制动时的调节机构，在防抱死控制循环中进行增压、保压、降压等操作。当系统失效时，主缸与制动管路接通同时关闭冲程模拟器，主缸压力直接送达轮缸产生制动力。该方案的优点是可以任意调节各轮缸压力，回馈策略的设计因此
变得简单，能量回收效率也较高。
图4丰田制动压力调节系统原理图
Nissan 公司于2008 年推出的能量回收系统则完全基于ESP 系统设计，在ESP 的基础上没有增加任何部件，仅对制动管路做出了改动，将两个开关阀与蓄能器和主缸相连。在制动能量回收中需要调节摩擦制动力时，同样使用了开关阀隔断主缸和轮缸，消除轮缸压力波动对主缸压力的影响。其次，位于蓄能器和主缸之间的开关阀根据制动踏板位移传感器的信号进行适度地调节，从而真实模拟主缸压力对踏板的影响。同时电机控制泵抽取制动液进入轮缸，随后各轮缸根据需要分别进行调节。
韩国MANDO公司于2009年推出的制动能量回收系统，同样也是基于ESP设计的。在原有的ESP 系统的基础上，增加了一套开关阀机构，用来在摩擦制动力调节过程中隔断主缸和轮缸之间的联系，从而保证制动感觉。同时通过原有ESP 系统中的开关阀和电机泵，
将蓄能器中的制动液直接输送至轮缸的进油阀处，来增摩擦制动力，同时也可以通过关闭进油阀和打开排油阀来保持和减小轮缸制动压力。该系统同时具有进行ABS 和ESP 调节的功能，为了加快进油速度，系统中在前后制动管路上各使用了两个泵。
总结以上方案，各个厂家的做法大同小异，基本着眼于已有的液压制动系统结构进行改造。优点是这些系统普遍具有同时进行制动能量回收控制和底盘动力学控制的功能，对于单个车轮的控制也较自由。不过也存在以下一些不足：
丰田公司的方案基于EHB 系统，目前EHB 在国内外应用得还不是很广泛，因此要以EHB 为基础开发，系统成本太高且可靠性还需要验证，目前丰田公司自身也正处于改进以达到降低成本的阶段；MANDO 公司的方案与前两者相比，ESP 本身的成本略有降低，可靠性上也到了保证。不过在系统中增加大量的压力传感器，从成本上来说也是很不利于进行大规模推广的。因此从这些角度看，如果是利用原有的ABS/ESP/EHB 系统进行制动能量回收系统的设计，应尽量以成熟的ABS 系统为基础，这样本身可靠且代价较小。同时也要注意尽可能减少系统中的压力传感器等部件，降低成本。
第二类方案普遍是对原有制动主缸进行改造，主要目的是将踏板力和主缸压力完全解耦。这种方案中，需要对制动主缸进行重新设计，因此在初期需要付出的代价和精力就很大。同时系统的可靠性相比于前一种也存在更多的未知。
本田公司于2006 年推出了伺服制动能量回收系统，设计了一种新型制动主缸替换传统的液压制动系统主缸。制动回馈调节阀安装在制动主缸里，主缸到轮缸的制动管路与一般制动系统相同，轮边的压力调节阀负责进行防抱死控制。制动主缸中的回馈调节阀除了在制动回馈时调节制动管路的压力，还可将高压蓄能器的制动液直接送达轮缸进行主动制动。该系统相对于传统的液压制动系统只在局部进行改动，将原车的主缸替换为带回馈调节阀的主缸。同时通过采用行程模拟器和伺服制动阀，将踏板制动力与制动管路压力解藕。此系统是纯机械系统，可靠性相对较高。本田将该方案应用在Civic和Insight混合动力车型上。
大陆公司在2008 年推出的电控真空助力液压制动系统，其结构如图5所示。该系统也实现了踏板力与液压制动力之间的完全解藕，踏板力完全由行程模拟器提供，从而保证了踏板感觉较好。该系统中，
图5 大陆电动真空助理系统
在主缸和踏板之间增加了液压腔，该液压腔由额外的电控真空泵提供动力。常规制动时，液体进入该腔，在制动主缸和踏板之间形成一道阻隔。主缸的压力增长和减小由液压腔内的液体直接控制，同时该部分液体能够对踏板相关部件产生反向的作用力，保证压力调节过程中不影响踏板等的位置。液压腔同时留有部分保证踏板相关部件和主缸部件在系统失效时仍能保持机械接触，从而恢复为常规液压制动系统，失效保护方案较好。
（1）系统正常工作时踏板动作被推杆槽限制，即踏板行程是受限的，踏板力完全由行程模拟器提供；
（2）踏板转角传感器可检测踏板转角，从而确定驾驶员制动需求；
（3）通过真空调节阀调节助力器中的真空度，从而调节制动主缸中的压力；
（4）计算出目标液压制动力后，通过真空调节阀、位移传感器
和真空度传感器闭环调节制动主缸中的压力；
（5）系统失效时，例如系统断电、行程模拟器失效或真空调节阀等失效时，行程模拟器关闭，制动踏板运动至推杆最左端并继续向左运动推动真空助力器推杆，从而推动制动主缸推杆，产生制动压力，恢复为常规液压制动系统。
由以上分析可以看出，在该系统中踏板力与液压制动力之间完全解耦，踏板力完全由行程模拟器提供，从而保证了良好的踏板感觉。系统失效时可恢复为常规液压制动系统，失效保护方案较好。其缺点是电动真空泵寿命一般并不高，另外该系统只能调节主缸制动力，不能对前后轮液压制动力单独调节，因此在设计制动能量回收控制策略时受到一定限制。目前该系统尚未应用在任何量产车型上。
另一种常见的在主缸内隔断踏板力和主缸压力的做法，是增加额外的动力机构，起到踏板推杆的作用，而避免踏板推杆在摩擦制动力调节过程中受压力波动的影响。Nissan、Honda 和韩国的Hyundai 公司都基于该思路开发出了各自的新型主缸。
Nissan、Hyundai采用的均是与踏板同轴放置的电机，首先将电机的输出经过一级增速机构，随后利用螺纹螺杆机构将转动转化为直线移动，推动某种轴向运动机构。该轴向运动机构一般与主缸内滑动键相接触，自身运动的同时也推动了滑动键的移动，从而平稳控制主缸内的制动压力。与Hyundai 的系统安装了踏板力模拟机构不同的是，Nissan 的系统没有配备该机构，有可能会对制动中的舒适性造成一定影响。Honda 与2010 年提出的新的系统结构与前两者略有不同，该系统在制动踏板相连的一级主缸后加入了一个次级主缸。动力机构就是与该次级主缸相连，通过一个锥齿轮结构将电机的转动转化成活塞的移动来推动次级主缸内的弹簧和滑块，进而来控制压力并将其输出至其后的各制动轮缸对应的开关阀处。在调节次级主缸内的压力时，通过一组开关阀阻断一级主缸和次级主缸，同时使用了蓄能器和开关阀的组合来模拟踏板制动感觉，这一点做法与第一类中的相似。
总结第二类方案中的几种系统，可以看到如果采用了新型主缸，一般无法回避不能独立调节前后轮缸压力的缺陷，Honda 的方案是这样，Nissan 和Hyundai 的方案同样如此。这样就导致在设计制动能量回收控制算法时受到一定的限制。大陆的方案除了这一点缺憾，同时还存在电动真空泵性能和寿命要求高的问题，因此目前尚未应用
在任何量产车型上。Honda 于2010 年提出的方案通过增加次级主缸和开关阀解决了这一问题，可以做到前后轮独立调节，不过系统的成本太高，结构上也略显繁杂，不利于在实车上的布置。第二类方法最致命的一点是，需要重新对制动主缸进行设计，精密度要求高，而国内的生产水平从目前来看还有不少差距。国外的其它公司或科研院校在该领域也进行了一些研究，但成果较少，没有实现现量产装车应用。
2.3制动能量回收系统的控制策略
为了在满足制动性能要求下尽量多的回收车辆的动能，应该协调控制液压制动和再生制动两个子系统，这样就会呈现两个基本问题：首先是如何在再生制动和液压制动之间分配所需的总制动力，以尽可能多的回收车辆动能；二是如何在前后轮轴上分配总制动力，以实现稳定的制动状态。目前基本上有四中不同的制动控制策略：具有最佳制动感觉的串联制动策略、具有最佳能量回收率的串联制动策略、并联制动策略和ABS防抱死制动策略。
2.3.1 具有最佳制动感觉的串联制动策略
具有最佳制动效果的串联制动系统通过控制器控制施加于前后轮上的制动力，而使制动距离达到最小，且驾驶者的感觉良好。这就要求施加在前后轮的制动力遵循理想的制动力分布曲线I。
当给出的制动踏板行程小于某值时，将仅有再生制动施加于前轮，模拟了传统汽车中发动机延迟点火作用。制动踏板行程大于该值时，施加于前后轮的制动力遵循理想的制动力分布曲线I，如图6粗线所示。施加于前轮的制动力分为再牛制动力F bf_reg和机械摩擦制动力F bf_mech两部分。当所需的制动力小于电机所能产生的最大制动力，只采用电机再生制动；反之，电机将产生其最大的制动转矩，剩余的制动力由机械制动系统补足。由于电机不同于内燃机的外特性，电动机产生的最大再生制动力与其转速密切相关。在低转速(低于基速)的状态下，其最大转矩为常量。在高转速(高于基速)状态下，最大转矩随着转速呈双曲线形下降。因此，在给定制动踏板位置时，机械制动转矩将随车速而变化。
图6 对应于最佳制动效果的前后轮制动力
2.3.2 具有最佳能量回收率的穿啦制动策略
具有最佳能量回收的串联制动是在满足对应于给定的制动踏板行程指令的总制动力情况下，尽可能多地回收制动能量。当车辆制动强度z小于路面附着系数Φ制动时，只要满足前后轮制动力之和等于总制动力，则施加在前后轮上的制动力可在一定范围内变化。变化范围如图7粗线AB所示。此时应优先采用再生制动；若F bf_reg_max在这一范围内(图中点C)，则施加在前轮上的制动力应仅由再生制动得到无须机械制动。满足总制动力需求，后轮制动力按点E得出。若F bf_reg_max小于点A所对应的数值，则控制电动机产生其最大的再生制动力。前后轮的制动力应控制在点F的状态，以优化驾驶者的感觉,并减小制动距离。此时，前轮必须产生机械摩擦制动力，后轮上产生点H的制动力。当制动强度比路面附着系数小很多时，且再生制动力能满足总制动力需要时，可只应用再生制动，无须在前后轮上施加机械制动。当制动强度等于路面附着系数时，前后轮上制动力工作点在曲线I上。在高附着系数的路面上(工作点F)，应用最大的再生制动力，剩余部分由机械制动供给。在较低附着系数的路面上(工作点K)，单独应用再生制动力，产生前轮制动力。
图7 对应于最佳能量回收的前后轮制动力
2.3.3 并联制动策略
该制动系统具有一个对前后轮以固定的制动比率分配的传统机械制动装置。再生制动添加了施加在前轮上的附加制动力，结果形成以总制动力分布曲线。施加在前后轮轴上的机械制动力正比于主汽缸中的液压。由电动机产生的再生制动力是主缸中液压函数，因此为车辆减速度函数。由于有效再生制动力是电动机转速的函数，且因在低转速条件下，几乎没有被回收的动能。当所需的负加速度小于给定的负加速度设定值时，再生制动有效。当给出的负加速度率制动指令小于某设定值时，将只应用再生制动，此时模拟了传统车辆中发动机的延迟点火。
2.3.4 ABS防抱死制动策略
ABS防抱死制动策略在混合动力再生制动能量回收中具有较大
的优势，尤其是在四个车轮上都安装有电动机的车辆。它效仿了传统的制动系统的控制感受。当接受到制动信号后，总制动器单元将牵引电动机的特性和控制法则，给出前后轮的制动转矩，再生制动转矩和机械制动转矩。电动机控制器将指令电动机产生恰当的制动转矩，而机械制动控制器则向电动装置给出指令，以对每个车轮产生恰当的制动转矩。该电动机制动装置同时被防抱死制动系统控制，以防止车轮完全被抱死。
3 电动汽车制动能量回收影响因素分析
暂不考虑再生制动能量回收系统控制策略对制动能量回收的影响，从电动汽车再生制动系统能量流动图可以看出，制动能量由车轮流至蓄电池，所流经的每一个零部件都会对能量造成损失，考虑到机械传动效率很高且稳定，因此影响制动能量回收的主要因素有三个部分：电机的工作特性、蓄电池的工作状态和液压制动系统的布置形式。另外，相关研究表明在合适的制动力范围内，再生制动力所占的比例越大，制动能量回收率越高，双轴电机驱动比单轴电驱动能够有更好的制动能量回收表现。
图8 再生制动系统能量流动
4 总结与展望
在世界环保节能意识高涨和能源问题突出的21世纪，随着国内外相关政策的放松，电动车关键技术和基础设施的不断完善，电动汽车将是“后汽油机时代的次生代新能源汽车的主流”，制动能量回收系统作为电动汽车的重要关键技术之一，不仅能够大幅提高整车的经济性，增加其续航历程，同时也会对汽车的制动安全性，制动舒适性产生重要影响。未来制动能量回收系统将向下面两个方向发展：（1）再生制动系统如何完美的嵌入到汽车整车系统中，尤其是再生制动与ABS防抱死系统的协调控制，使得回馈制动的引入不影响整车的制动性能。
（2）如何提高再生制动系统的能量回收效率，传统的汽车采用摩擦制动系统来制动系统，这个过程能量损耗巨大，通过制动技术和系统控制策略实现再生制动系统和摩擦制动系统最佳协同配合，以期获得更好的能量回收表现。目前的研究热点是协调式（串联式）再生制动系统。
参考文献
[1] 石川宪二.新能源汽车技术及未来[M].科学出版社，2012
[2] 邹政耀，王若平.新能源汽车技术[M].科学出版社，2012
[3] 陈家瑞，马天飞.汽车构造[M].人民交通出版社，2011
[4] 方运舟.纯电动轿车制动能量回收系统研究[D]，2012
[5] 李大伟，张戎斌，肖梦.纯电动轿车制动回收系统研究[J]，2014
[6] 初亮，蔡建伟.纯电动汽车制动能量回收评价和试验方法研究[J]，
2014
[7] 张俊智，吕辰.电驱动乘用车制动能量回收技术发展现状及展望
[J]，2014
[8] 陈林飞，倪红军.混合动力汽车制动能量回收系统的研究[J]，2014
[9] 王雪.混合动力再生制动能量回收控制策略的研究[D],2014
[10] 孙大许，兰凤崇.基于Ⅰ线制动力分配到四驱纯电动车制动能量
回收策略的研究[J]，2013
[11] 盖福祥，杜家益，张彤.混合动力汽车再生制动的分类[J]，2011
[12] 孙鹏龙，付主木，王周忠.并联式混合动力汽车再生制动控制策
略[J]，2013
[13] 郑太雄，古宏鸣.电动车电机控制防抱死系统的研究[J]，2013
[14] 张晓慧.液压混合动力车辆再生制动与ABS协调控制[D]，2011
[15] 张京明.基于并行控制的混合动力车辆的制动能量回收系统的研
究[D]，2014
[16] 于宏超.液压混合动力汽车能量回收制动系统的研究[D]，2008
[17] 王聪.混合动力轿车制动踏板行程模拟器及控制策略研究
[D],2012
[18] 王伟达，王言子，项昌乐.混合动力车制动工况分析与储能装置
参数匹配[D]，2014
[19] 李鹏，周云山，王楠.并联式混合动力再生制动系统控制策略研
究[J]，2011
[20] 俞剑波，何仁.混合动力电动汽车混合制动技术分析[J]，2013
[21] 纪常伟，朱永明，梁晨.前驱液压混合动力汽车制动性能分析[J]，
2013
[22] 郭杨严，宁晓斌，魏东.液压再生制动系统的能量回收效率的研
究[J]，2014
制动能量回馈系统协调控制 张俊智，张鹏君，陆欣，陈鑫 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室，北京，100084 【摘要】本文为混合动力电动汽车设计了分层控制的制动能量回馈系统，该分层结构主要包括驾驶员意图识别、能量管理和元件协调控制三个部分。分层控制结构的采用，将复杂的制动能量回馈系统简化为若干部分，降低了控制难度，为研究提供了便利。所设计的系统已在一款串联混合动力客车上实现，并根据中国城市公交循环工况进行了道路测试。 【关键词】混合动力电动汽车，制动能量回馈系统，分层控制结构，协调控制 Coordinated Control for Regenerative Braking System Zhang Junzhi, Zhang Pengjun, Luxin, Chen Xin State Key Lab. of Automotive Energy and Safety, Tsinghua University, Beijing, China, 100084 Abstract: This paper presents a design of regenerative braking system(RBS) for hybrid electric vehicles using hierarchical control structure and method. The hierarchical model is mainly composed of three modules for driver intent identification, energy management and coordinated control based on components control. As a consequence, RBS, a complicated hybrid dynamic system, is successfully decomposed by several simple modules. The control system and strategies are carried out on a typical serial HEV bus, and tested on road based china typical urban cycle.. Key words: hybrid electric vehicles, regenerative braking system, hierarchical control structure, coordinated control 1 介绍 车辆的动能通过制动能量回馈系统可转化为其它形式能量储存起来，并进一步用于车辆驱动。研究显示，在城市驾驶循环中，发动机发出能量的大约1/3至1/2被制动过程所消耗[1，2]。因此，回馈制动是车辆提高燃油经济性并降低排放的有效方法，有助于缓解能源危机和环境污染。
2005005 电动汽车能量回馈的整车控制 张 毅,杨 林,朱建新,冒晓建,卓 斌 (上海交通大学汽车电子研究所,上海 200030) [摘要] 以4种典型循环工况为例对电动汽车进行能量分析,设计了基于常规汽车制动系统的整车能量回馈控制方式,研究了控制策略,完成了车辆道路试验与标定优化。试验表明,整车能量回馈控制方式与控制策略安全、可靠,且柔顺性良好;利用能量回馈技术,蓄电池能量消耗可减少10%,能有效延长电动汽车的一次充电续驶里程。 关键词:电动汽车,能量回馈,控制策略 The Control Strategy of Energy Regeneration for Electric Vehicle Zhang Yi,Yang Lin,Zhu Jianxin,Mao Xiaojian&Zhuo Bin Instit ute of A utomotive Elect ronic Technology,S hanghai Jiaotong U niversity,S hanghai200030 [Abstract] The energy consumption in four typical vehicle testing cycles(FTP,HWEFT,ECE2EUDC and J P1015)is analyzed for EV.Based on the traditional vehicle braking system,a new regenerative braking scheme and its control strategy are designed.The road testing,calibration and optimization are performed.T est results show that the control scheme and strategy is safe,https://www.doczj.com/doc/571857430.html,ing the regenerating scheme,the energy consumption of battery can re2 duce by10percent and the driving range of EV in one charge can increase effectively. K eyw ords:Electric vehicle,E nergy regeneration,Control strategy 原稿收到日期为2003年12月29日,修改稿收到日期为2004年3月8日。 1 前言 电动汽车采用了新型的汽车动力,如何充分提 高车辆行驶能量效率,进而延长车辆续驶里程,是电 动汽车需要解决的一个关键问题。能量回馈是解决 该问题的主要技术措施。 能量回馈包括车辆制动能量回馈与车辆滑行能 量回馈两种。此时,驱动电机按发电机运行,将车辆 行驶动能转化为电能,可以起到3个作用:辅助制 动;回收能量给动力蓄电池充电,从而延长车辆续驶 里程;在车辆有供热需求时,直接利用这部分电能供 热取暖。 能量回馈制动与电动汽车其它电气制动方式 (主要有能耗制动、反接制动[1])比较,无须改变系 统硬件结构,回馈电流可柔性控制,可使制动效果与 能量回收效果综合最佳。因此,能量回馈是最适合 电动汽车的电气制动方式,其关键是能量回馈的过 程控制。电动汽车的能量回馈控制由整车控制与电 机控制交互作用而实现,作者在电动汽车制动能量 分析的基础上,设计一种能量回馈的整车控制方式, 并进行相应控制策略的研究。 2 制动能量分析 为了进行电动汽车能量回馈控制,需首先探明 其在各种用途中的制动能量回馈潜力。作者分别以 美国F TP工况、高速公路HFET工况、欧洲城市循 环ECE2EUDC工况和日本J P10154种循环工况为 例,进行制动能量的分析。 4种循环工况的驱动与制动能量如图1所示, 可见在这4种循环工况中,制动能量都占了不小的 比例,其中J P1015工况为2517%,ECE2EUDC工况 为18%,HFET工况为6%,F TP为25%。 回馈能量还与制动方式和回馈系统各环节的效 率因子有关[2]。电动汽车的制动方式包括:电气制2005年(第27卷)第1期 汽 车 工 程 Automotive Engineering 2005(Vol.27)No.1
纯电动汽车制动能量回 收技术 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
纯电动汽车制动能量回收技术 电动汽车制动能量回收技术是利用汽车在踩动刹车进行减速时将制动效能转变为电能储存并回收到电池当中，摩擦能量没有被浪费掉而是变相扩充了电池的容量，增加了纯电动汽车的续航里程，并且减少了刹车系统耗材的磨损。 电动汽车在“新能源”话题备受瞩目的今日已经不是个陌生词语，但是电动汽车的历史比大多数人想像得要长很多。1896年还推出了为电动车换电的服务，也就是我们今天所说的“充电桩”的雏形[仇建华，张珍，电动汽车制动能量回收方式设计[J].上海汽车.2012，12.]；在十九世纪末二十世纪初的交通大变革中，电动汽车作为一种新型事物快速成长但又迅速陨落。有社会环境的影响也有自身条件的限制。 目前常见的纯电动汽车，其动力电池组、电池变换器和电动机之间为电气连接，电动机、减速器和车轮之间为机械连接。 纯电动汽车制动能量回收技术研究背景 ?动车从登上历史的舞台开始，续航性能如何提升一直是人们争议很大的点。从根本上来说，续航能力可以通过
改进蓄能和驱动方式来提高，除此之外，制动能量回收也是重要的方式之一。 制动能量回收，简单来说，就是把电动汽车的电机组中无用的部分、不需要的部分，甚至有害的惯性转动带来的动能转化为电能，并返回给蓄电池，与此同时产生制动力矩，使电动机快速停止惯性转动，这整个过程也就成为再生制动过程[叶永贞，纯电动汽车制动能量回收系统研究[D].山东：青岛理工大学，2013.]。 电动汽车发展至今，已有大部分安装了类似装置以节约制动能，经过研究发现，在行驶路况频繁变化的路段，制动能量回收技术可以增加20%左右的续驶里程。 制动能量回收方法 制动能量回收方法有常见三种： 飞轮蓄能。特点：①结构简单；②无法大量蓄能。 液压蓄能。特点：①简便、可大量蓄能；②可靠性高。 蓄电池储能。特点：①无法大量蓄能②成本太高。 电动汽车制动能量回收系统的结构 无独立发电机的制动能量回收系统。①前轮驱动制动能量回收系统；②全轮驱动能量回收制动系统。有独立发电机的制动能量回收系统。 系统传动方式
纯电动汽车制动能量回收技术 电动汽车制动能量回收技术是利用汽车在踩动刹车进行减速时将制动效能转变为电能储存并回收到电池当中，摩擦能量没有被浪费掉而是变相扩充了电池的容量，增加了纯电动汽车的续航里程，并且减少了刹车系统耗材的磨损。 电动汽车在“新能源”话题备受瞩目的今日已经不是个陌生词语，但是电动汽车的历史比大多数人想像得要长很多。1896年还推出了为电动车换电的服务，也就是我们今天所说的“充电桩”的雏形[仇建华，张珍，电动汽车制动能量回收方式设计[J].上海汽 车.2012，12.]；在十九世纪末二十世纪初的交通大变革中，电动汽车作为一种新型事物快速成长但又迅速陨落。有社会环境的影响也有自身条件的限制。 目前常见的纯电动汽车，其动力电池组、电池变换器和电动机之间为电气连接，电动机、减速器和车轮之间为机械连接。 纯电动汽车制动能量回收技术研究背景 ?动车从登上历史的舞台开始，续航性能如何提升一直是人们争议很大的点。从根本上来说，续航能力可以通过改进蓄能和驱动方式来提高，除此之外，制动能量回收也是重要的方式之一。 制动能量回收，简单来说，就是把电动汽车的电机组中无用的部分、不需要的部分，甚至有害的惯性转动带来的动能转化为电能，并返回给蓄电池，与此同时产生制动力矩，使电动机快速停止惯性转动，这整个过程也就成为再生制动过程[叶永贞，纯电动汽车
制动能量回收系统研究[D].山东：青岛理工大学，2013.]。 电动汽车发展至今，已有大部分安装了类似装置以节约制动能，经过研究发现，在行驶路况频繁变化的路段，制动能量回收技术可以增加20%左右的续驶里程。 制动能量回收方法 制动能量回收方法有常见三种： 飞轮蓄能。特点：①结构简单；②无法大量蓄能。 液压蓄能。特点：①简便、可大量蓄能；②可靠性高。 蓄电池储能。特点：①无法大量蓄能②成本太高。 电动汽车制动能量回收系统的结构 无独立发电机的制动能量回收系统。①前轮驱动制动能量回收系统；②全轮驱动能量回收制动系统。有独立发电机的制动能量回收系统。 系统传动方式 液压混合动力系统的系统传动方式有四种：串联式；并联式；混联式；轮边式。 串联式混合动力驱动系统。串联式混合动力驱动系统，动力源有：发动机和高压蓄能器。 这种方式只适合整车质量小、车速不能过高的小型公交车等。 并联式混合动力驱动系统。并联式混合动力驱动系统动力源是发动机和高压蓄能器。但并联式车辆在制动能量再生系统不工作或出故障时可以由发动机单独直接驱动车辆。 并联式系统的驱动路线有两条，一条是由发动机传给变速器，
纯电动汽车制动能量回收系统技术方案研究 1、研究制动能量回收的背景和意义在电动汽车研究中,如何研制高性能储能设备、如何提高能量利用率,是所有研究中比较重要的两个方面。尽管蓄电池技术发展迅速,但受经济性、安全性等因素制约,难以在短时间内实现重大突破。因此如何提高电动汽车的能量利用率是一个非常关键的问题。研究制动能量再生对提高电动汽车的能量利用率非常有意义。汽车在制动过程中,汽车的动能通过摩擦转化为热量消耗掉,大量的能量被浪费掉。据有关数据研究表明,在几种典型城市工况下,汽车制动时由摩擦制动消耗的能量占汽车总驱动能量的50%左右。这对于改善汽车的能量利用效率、延长电动汽车的行驶里程具有重大意义。国外有关研究表明,在较频繁制动与起动的城市工况运行条件下,有效地回收制动能量,电动汽车大约可降低15%的能量消耗,可使电动汽车的行驶距离延长10%~30%。因此,对电动汽车制动能量进行回收,意义如下:在当前电动汽车电池储能技术没有重大突破的条件下,回收电动汽车制动能量可以提高电动汽车的能量利用率,增加电动汽车的行驶距离;机械摩擦制动与电制动结合,可以减少机械摩擦制动器的磨损,延长制动器使用寿命,节约生产成本;分担传统制动器部分制动强度,减少汽车在繁重工作条件下(例如长下坡)制动时产生的热量,降低了制动器温度,提高
了制动系统抗热衰退的能力,提高了汽车的安全性和可靠性。电动汽车再生制动的基本原理是:通过具有可逆作用的电动机/发电机来实现电动汽车动能和电能的转化。在汽车减速或制动时,可逆电机以发电机形式工作,汽车行驶的动能带动发电机将汽车动能转化为的电能并储存在储能器(蓄电池或超级电容)中;汽车起步或加速时,可逆电机以电动机形式工作, 将储存在储能器中的电能转化为机械能给汽车。2、国内外制动能量再生领域研究状况美国Texas A&M大学:Yimin Gao 提出了评价制动能量回收效率的三种制动力分配控制策略,在此基础上建立了纯电动汽车的制动能量仿真实验模型,针对不同的制动强度进行了仿真实验。YImin Gao和Mehrdad Ehsani提出了一种基于制动能量回收系统的纯电动汽车和混合动力汽车ABS系统的控制策略,通过精确设计电机制动力门限值,使得再生制动系统与ABS系统可兼容工作。Wicks 等建立了城市客车在市区行驶循环工况下的数学模型,研究再生制动系统的节能效果。Hongwei Gao等提出了混合动力汽车基于开关磁阻电机再生制动的神经网络控制系统,并在行驶循环工况下进行了能量回收效率的分析。Panagiotidis等建立了并联式混合动力汽车的再生制动模型,对再生制动的效果进行仿真计算和影响因素的分析比较。Hoon Yeo采用Ⅰ曲线作为前后制动力分配策略,但是该分配策略加大了后轮制动器制动力,减小了电机制动力,从而降低了能量回收率,增
现代汽车电子技术 题目：电动助力转向系统 摘要 本文从全球环境污染和能源短缺等严峻问题阐述了发展电动汽
车的重要性和必要性，着重分析概括了电动汽车制动能量回收系统的研究现状 关键字电动汽车制动能量回收系统 1 引言 目前，普通燃油汽车在国内外仍占据绝大部分汽车市场。汽车发动机燃烧燃料产生动力的同时排放出大量尾气，其成分主要有二氧化碳（CO2）,一氧化碳（CO）,氮氧化合物(NO X)和碳氢化合物（HC），还有一些铅尘和烟尘等固体细微颗粒物，虽然现代汽车技术已经使汽车尾气排放降到很低，但由于汽车保有量持续高速增加，汽车排放的尾气还是会对人类的生存环境造成很严重的影响，例如近年来不断加剧的温室效应，光化学烟雾，城市雾霾等大气污染现象。 内燃机汽车消耗的能源主要来自石油，石油属于不可再生资源，目前全球已探明的石油总量为12000.7亿桶，按现在的开采速度将只够开采40.6年左右，即使会不断发现新的油田，但总会有消耗的一天。全球交通领域的石油消耗占石油总消耗的57%，由于汽车的保有量持续快速增长（主要来自发展中国家），到2020年预计这一比例将达到62%以上，2010年我国的石油对外依存度已达到53.8%，到2030年预计这一比例将达到80%以上，可见石油资源的短缺将会直接影响我国的能源安全，经济安全和国家安全，不利于我国长期可持续的发展，因此探索石油以外的汽车动力能源是21世纪迫切需要解决的问题。 电动汽车具有无污染，已启动，低噪声，易操纵等优点，相关的技术研究已趋成熟，是公认的未来汽车的主流。自1997年10底丰田推出混合动力车型Prius 以来，电动汽车越来越受市场的欢迎，近年来不少国内外汽车生厂商已向市场推出不少种类的电动汽车，在混合动力汽车领域，日本的丰田和本田不管从技术研发还是在市场销售，宣传等方面已经走在世界的前列，推出了诸如Pius，Insight，Fit，Civic 等量产化混合动力车型，其他国外汽车制造商在本田和丰田之后也相继推出相应的车型，例如宝马3系，5系，7系，8系都推出了相应的混合动力车型，大众途锐的混合动力版，特斯拉推出的MODEL S 纯电动车，国内汽车生产商比亚迪在电动汽车领域已经走在前列，相继推出包含“秦”在内的许多种混合动力车型。
学院 毕业设计开题报告 学生姓名：学号： 专业： 设计题目：电动汽车制动能量回馈研究 指导教师： 年月日
1．本课题的研究意义，国内外研究现状、水平和发展趋势 目前用于车载的电储能装置主要是蓄电池储能装置，储能装置既可以作为驱动系统提供能量，又可以作为回馈系统回收制动能量。 制动能量的回馈已经应用于少数豪华跑车，作为噱头，真正的效果并不尽如人意。但是这是一个必然的发展趋势，节能减排是整个世界的共同主题。从1990年起，世界各地的大型汽车公司如美国的通用、福特，日本的本田、丰田与日产等都加大了对电动汽车研究的资金投入。这些公司很快就制造出了概念电动汽车及电动汽车，而且很多概念车在当时就配置了制动能量回馈系统。 可持续发展是人类社会的共同目标。为了解决日益匮乏的原油煤炭资源以及尾气排放等问题，混合动力型汽车是现在及以后需大力发展及推广的重要举措。如今混动汽车，纯电动公交车已经推广至社会中的大街小巷。然而电动汽车在频繁的制动过程中有许多能量流失浪费，本次设计的任务就是在现有的技术基础上，研究电动汽车在行车制动时能量的回馈吸收，使能量得到进一步的利用，延长行驶里程。首先阐释如今电动汽车的能量运转方式，分析制动能量回馈的可行性，在现有技术基础上展开研究，阐述先进性。
2．本课题的基本内容，预计可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施 主要内容 1．电动汽车制动能量回馈的研究现状。 2. 电动汽车制动能量回馈的主要关键技术有哪些。 3．现有电动汽车能量回馈系统及回馈控制方法有哪些，各有什么特点。 4．熟悉电动汽车制动能量回馈的工作原理。 5．提出一种电动汽车制动能量回馈系统，阐述所提出系统的先进性。 可能遇到困难： 1. 供电电源的电压必须大于电机的感应电动势。当电机的感应电动势较大时，供电电源的电压较高，使得电源系统体积较大，成本较高。 2. 在电机的转速变化范围较大的场合，从电机的感应电动势到电源电压的变换范围较大，使得变换效率较低。 3. 在制动能量回馈系统中，当制动速度较低时，产生的感应电动势较小，由于功率变换器具有一定的变压比，感应电动势无法升压到电源电压，从而不能回馈能量，在频繁低速制动的城市公交车中，回馈效率低或几乎不能回馈能量。 4. 利用电机绕组电感作为升压电感，使得电感电流波动较大，产生的热量较大，增加了电机本身的损耗，且当电机绕组电感较小时，需要串联电感以平滑电流的波动，使得结构复杂。 5.电池寿命短。 为了解决上述问题，需要我们多多查阅资料，利用相关软件进行模拟设计，在不
在国家颁布的各种新能源车优惠政策方面，基本上以电动车为主，包括纯电动汽车和插电式（含增程式）混合动力汽车，这两种（也可以说三种）车都有共同的特点：可以以纯电动方式行驶，使用的动力电池不包括铅酸电池，而且有外部的充电插口。另外，包含其中的燃料电池汽车，也是以电能驱动车辆行驶。综合以上的原因，并且更符合消费者的称呼，我们把纯电动汽车、插电式（含增程式）混合动力汽车、燃料电池汽车统称为“电动车”。 ●电动车类型解读 ■纯电动车型 纯电动车顾名思义就是纯粹靠电能驱动的车辆。尽管被冠以“新能源车”这个看起来十分前卫而又富有科技感的称谓，但抛开那些各式各样的外表和配备，电动车的动力系统其实十分简单，简单到用两个部分就可以概括：电能储存系统，也就是电池组，以及提供驱动力的电动机。如果按照这样的视角看待纯电动车，你就会发现，其实在高端展厅耀眼灯光之下价值百万的特斯拉豪华电动车和小时候玩的迷你四驱车其实没什么两样。当然，这仅仅是从驱动形式来讲的，如今的纯电动车辆在电池材料、电池管理、电动机以及车载设备的技术复杂程度远远超出了你的想象，这也就是为什么纯电动车的价格往往并不便宜。
■插电混合动力车型 插电混合动力车型在国内还算不上普及，但“混合动力”这个名词对中国消费者并不陌生，我们经常可以看到以丰田普锐斯和雷克萨斯CT200h为代表的日系混合动力车型在路上穿梭。插电混合动力，就是可以“插电”的混合动力，因此我们需要首先先了解一下什么是混合动力车型。
混合动力按照不同的定义可以有多种分类方式，其中一种为按照内燃机和电动机动力的混合度进行分类。目前国内普遍采用的混动系统按混合度分类标准为： 微混合型：电动机峰值功率和发动机的额定功率比≤5%； 轻度混合型：电动机峰值功率和发动机的额定功率比为5%-15%； 中度混合型：电动机峰值功率和发动机的额定功率比为15%-40%； 重度混合型：电动机峰值功率和发动机的额定功率比为大于40%。 除此之外，另一种较为常见的分类方式是按照动力系统的连接方式，可以将目前现有的混合动力车型分为串联、并联和混联三种形式。其中在串联形式中，内燃机发动机并不直接提供动力，也不能单独带动车轮，而仅仅用作带动发电机为电池充电，提供电动机运行的电能。这种形式通常也被称为增程式，我们将在后面为您详细介绍。
新能源电动汽车电驱动 系统 标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]
现代电动汽车电驱动系统主要由四大部分组成：驱动电机、变速器、功率变换器和控制器。驱动电机是电气驱动系统的核心，其性能和效率直接影响电动汽车的性能。驱动电机和变速器的尺寸、重量也会影响到汽车的整体效率。功率变换器和控制器则对电动汽车的安全可靠运行有很大关系。 电驱动系统的由以下几个部分组成： 1．电动汽车驱动电机 选用小型轻量的高效电机，对目前电池容量较小、续驶里程较短的电动汽车现状显得尤为重要。早期电动汽车驱动电机大部分采用他励直流电机(DCM)。直流电机驱动系统改变输入电压或电流就可以实现对其转矩的独立控制，进行平滑调速，具有良好的动态特性，并且有成本低、技术成熟等优点。但是，直流电机的绝对效率低，体积、质量大，碳刷和换向器维护量大，散热困难等缺陷，使其在现代电动汽车中应用越来越少。随着电力电子技术、大规模集成电路和计算机技术的发展以及新材料的出现和现代控制理论的应用，机电一体化的交流驱动系统显示了它的优越性，如效率高、能量密度大、驱动力大、有效的再生制动、工作可靠和几乎无需维护等，使得交流驱动系统开始越来越多地应用于电动汽车中。目前在电动汽车中，主要采用永磁同步电机(PMSM)驱动系统、开关磁阻电机(SRM)驱动系统和异步感应电机(肼)驱动系统。 永磁同步电机(PMSM)是一种高性能的电机，具有体积小、重量轻、结构简单、效率高、控制灵活的优点，在电动汽车上得到了广泛的应用，是当前电动汽车用电动机的研发热点，是异步感应电机的最有力的竞争对手。目前，由日本研制的电动汽车主要采用这种电机，如Honda公司的EV Plus、Nissan公司的Altra和Toyota公司的RAV4及Prius车型等。但是，永磁电机的磁钢价格较高，磁性能受温度振动等因素的影响，有高温退磁等问题。 开关磁阻电机(SRM)是由磁阻电机和开关电路控制器组成的机电一体化新型调速电机。开关磁阻电机工作时，依次使定子线圈中的电流导通或截止，电流变化形成的磁场吸引转子的凸出磁极从而产生转矩。开关磁阻电机结构简单，成本较低，可靠性高，起动性能和调速性能好，控制装置也比较简单。然而在实际应用中，开关磁阻电动机存在着转矩波动大、噪声大、需要位置检测器等缺点，所以目前应用开关磁阻电机的驱动系统仍然很少，主要以Chloride公司的“Lucas”电动汽车为代表。 异步感应电机(M)具有结构简单、坚固、成本低、可靠性高、转矩脉动小、噪声小、转速极限高、无需位置传感器及免维护等特点，因而在电动汽车驱动电机领域里，是应用很广泛的一种无换向器电机。近年来，由IM驱动的电动汽车几乎都采用矢量控制和直接转矩控制。美国以及欧洲研制的电动汽车多采用这种电动机。 异步电机的矢量控制调速技术也比较成熟，其电驱动系统具有良好的性能，因此被较早地应用于电动汽车，目前仍然是电动汽车驱动系统的主流产品。迄今为止，美国“Impact’’系列、“ETX．2”型，日本“Cedric"、“OTwn"、“FEV"型，德国 “T4”、“190’’型等电动汽车均采用异步感应电机。异步电机的最大缺点是驱动电路复杂，效率比永磁电机和开关磁阻电机低，特别是在轻载运行时效率更低。因此，如何进一步提高异步电机的运行效率，己经成为人们关注的重要课题。 2．变速器
购买新能源汽电动汽车的 影响因素 Newly compiled on November 23, 2020
购买新能源电动汽车的影响因素分析 一、文化因素 (1)社会文化 不同民族、不同社会，其文化内涵的差别很大。“衣食住行”，先住后行，在住与行这两个方面，我国人民奉行安居才能乐业的传统观念。收入处于中间状态的广大市民把自己多年积攒的钱，首先投到改善住房条件上。只有自己住的条件满足了，且仍有存款的情况下才会考虑是否购买新能源电动汽车，在这之前还要考虑买车后是否还剩一定量的应急资金。近儿年来，随着我国住房制度的改革，普通白姓纷纷拿出钱来购置住房，而购买家庭用车的消费者却不到1%。乂因为中国人属于保守消费，也就是说中国人在有2元钱的惜况下才敢花1元钱。这与发达国家人们的消费观念存在着较大差异。 (2)亚文化 亚文化乂被视作“文化中的文化”亚文化群体的成员不仅具有与主流文化共同的价值观念，还具有自己独特的生活方式和行为规范。就汽车消费者购买行为而言，亚文化的影响更为直接和重要，有时其至是根深蒂固的。比如，相当一部分女性对车辆关注方面为靓丽鲜艳的颜色、灵巧可爱的造型、温馨的内饰、方便易操控的自动挡。因此，把电动汽车营造出一种温馨、浪漫、时尚的氛围，更能迎合女性消费者的需求。 二、社会因素 消费者作为一个“社会人”，其消费选择，并不完全是个人的独立选择，它在很大程度上受到社会因素的影响。消费者的购买行为受到参照群体、家庭等社会因素的影响。 (1)参照群体 参照群体是人们效仿的对象和行动的指南，在缺乏客观标准的情况下，个人的消费选择往往以群体的标准为依据。参照群体是影响消费者行为的一个重要影响因素, 儿乎所有的消费行为都是在参照群体的作用背景下发生的。另外，消费者在做出购买新能源电动汽车的决策前会受到公众、促销活动等因素的影响。公众影响是指来自消费者相关群体的影响作用，这些人对新能源电动汽车的介绍或者评价，有时会对消费者的购买决策起到决定性的作用。促销活动往往通过降低价格或亲身体验的方式来影消费者对新能源电动汽车的购买决策。(2)家庭 家庭成员彼此有着相当固定的关系，生活在一起，而且接触频繁，能经常进行面对面的交流。家庭的消费行为中，家庭成员往往承担不同的角色，包括倡议者、影响者、决策者、购买者和使用者儿个角色。在不同的消费领域，角色有互换的倾向。同时在家庭的购买活动
新能源汽车的概述 新能源汽车-采用非常规的车用燃料作为动力来源的汽车 界现有超过400万辆液化石油气汽车，100多万辆天然气汽车。目前中国市场上在售的新能源汽车多是混合动力汽车和纯电动汽车。 类别划分： 新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源汽车等。 纯电动电车： 蓄电池作为储能动力源的汽车，它利用蓄电池作为储能动力源，通过电池向电动机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车行驶。 优点： 相对简单成熟，只要有电力供应的地方都能够充电。 缺点： 蓄电池单位重量储存的能量太少，还因电动车的电池较贵，又没形成经济规模，故购买价格较贵；至于使用成本，有些试用结果比汽车贵，有些结果仅为汽车的1/7~1/3，这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。 混合动力区汽车：
独或多个驱动系共同提供。因各个组成部件、布置方式和控制策略的不同，混合动力汽车有多种形式。 优点： 1、采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率，发动机相对较小（downsize），此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。由于内燃机可持续工作，电池又可以不断得到充电，故其行程和普通汽车一样。 2、因为有了电池，可以十分方便地回收下坡时的动能。 4、有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。 5、可以利用现有的加油站加油，不必再投资。 6、可让电池保持在良好的工作状态，不发生过充、过放，延长其使用寿命，降低成本。 7、整车由于多个动力源，可同时工作，整车的动力性优良。 缺点： 系统结构相对复杂；长距离高速行驶省油效果不明显 燃料电池电动车： 池电动汽车实质上是纯电动汽车的一种，主要区别在于动力电池的工作原理不同。一般来说，燃料电池是通过电化学反应将化学能转化为电能，电化学反应所需的还原剂一般采用
电控制动是趋势谈电动车制动解决方案 [汽车之家技术] 围绕电动车的话题更多的集中在续航里程、电池类型、充电方式及时间等一些使用的问题上，今天我们来聊聊别的话题，电动技术在代替了传统动力技术后，引发的变革确实是巨大的，这也影响到了车辆的技术开发，制动系统就是要谋变的其中一环。 图中所示为传统制动系统，驾驶员控制踏板，与踏板相连的是真空助力器，它负责将驾驶员施予踏板的力放大并推动主泵活塞进行制动压力，最后，制动分泵由活塞推动制动片夹紧制动盘，从而实现制动力。 这里面涉及到一个很重要的部件——真空助力器，如果它的工作状态不好，驾驶员踩制动踏板时就会觉得很硬，没有经验的驾驶员就会误以为没有制动功能了。而真空助力器的真空环境是由发动机提供的，较为传统的方式是从进气歧管处引出一根气管通向真空助力器，为了确保真空环境的稳定性，有些发动机还专门为
真空助力器设计了一个由凸轮轴驱动的机械真空泵，在此之前，还有厂商用电子真空泵来弥补“真空”。 传统动力汽车，制动系统可以从发动机处获得真空源从而让真空助力器为驾驶员提供辅助作用，那电动车的动力系统不具备制造真空的能力，制动助力的问题将如何解决？ 解决这个问题现在有两种模式，一种是在现有的结构基础上去解决真空 源的问题，另一种则是采用新的技术原理，彻底舍弃真空在制动系统中的用途，重新设计制动系统技术结构。不仅是汽车行业，在各行各业面临新老更替时都少不了这样的做事逻辑。 ● 利用现有基础进行技术改进 利用现有结构基础进行技术改进的方式是目前绝大多数厂商在新能源车中采用的方式，原有的真空助力器以及相关管路得到保留，管路的另一端连接的电子真空助力泵，当传感器监测到助力器真空度不足时，电子真空泵开始工作维持真空环境，通过这样的方式，确保真空助力器能够像原先一样为驾驶员提供辅助作用。不过，这样的电子真空助力泵的噪音较大，此外更重要的是，电子真空泵的工作稳定性以及寿命都不太适合当做主要及唯一的真空源供应部件（原先在传统汽车上，它只是辅助维持真空环境）。显然，这样的方案是来自传统的汽车研发理念，而并非是站在新能源车的开发角度来解决问题。 ● 舍弃真空在制动系统中的用途
说明书摘要 汽车制动能量回收装置，涉及内燃机汽车能量的回收和再利用装置结构。该系统结构包括以下几个部分：①在不影响汽车制动性能的情况下的制动能量回收结构；②能量转换及储存结构；③汽车制动能量回收的缓速结构；④储存能量用于汽车动力转向系统；⑤储存能量用于汽车的制冷空调系统；⑥储存能量用于汽车起步。通过把汽车制动时的能量进行回收，转换为液压能，用于汽车的起步、缓速制动及动力转向，达到汽车节能和环保的目的。汽车制动时的机械能包括汽车制动前的动能和汽车下坡时的势能。本实用新型的能量回收系统适合化工石油类燃料（汽油、柴油、天然气、液化石油气）汽车及醇类燃料汽车等的各类前驱、后驱或全轮驱动的乘用车和商用车辆。
摘要附图
权利要求书 1、一种汽车制动能量回收装置，其特征在于，包括以下结构特征： ①设置汽车制动时的能量转换及回收结构。汽车制动时的能量(汽车制动前的动能和汽车下坡的势能)通过汽车驱动能传递到汽车驱动桥，汽车驱动桥把机械能传递到汽车的传动系统，在汽车传动系统中(如变速器输出轴、变速器中间轴、汽车传动轴或汽车驱动桥的半轴)增设一套机械减速器，本图1仅列举了从变速器输出轴后与减速器相连，减速后将机械能传递到液压变量泵/马达，回收能量时变量泵/马达作为液压泵元件，将汽车制动的机械能转换为液压能，通过液压蓄能器储存起来； ②汽车制动时的缓速装置； ③储存能量用于汽车动力转向系统装置； ④储存能量用于汽车汽车的制冷空调系统； ⑤储存能量用于汽车起步的装置。 2、根据权利要求1所述的汽车制动能量回收装置，其特征在于，在所述结构①通过与汽车传动系统并联一套汽车制动能量回收装置，把汽车制动时的能量(汽车制动前的动能和汽车下坡的势能)通过汽车驱动能传递到汽车驱动桥，汽车驱动桥把机械能传递到汽车的传动系统，在汽车传动系统中(如变速器输出轴、变速器中间轴、汽车传动轴或汽车驱动桥的半轴)增设一套机械减速器，本图1仅列举了从变速器输出轴后与减速器相连，减速后将机械能传递到液压变量泵/马达，回收能量时变量泵/马达作为液压泵元件，将汽车制动的机械能转换为液压能，通过液压蓄能器储存起来。
制动工况对电动汽车制动能量回收影响分析 前言 随着能源和环境问题日益突出，电动汽车已成为替代传统内燃机汽车的最佳选择。受限于当前技术条件，电动汽车续驶里程普遍较短，电动汽车节能技术成为电动汽车研究的重要方面，其中再生制动作为电动汽车节能主要手段，受到国内外学者广泛关注[1-2]。设计阶段的电动汽车结构和动力系统设计、运行阶段的控制策略和制动工况等都是影响再生制动能量回收效果的因素[3]。 目前，制动工况方面的分析研究，多集中对制动工况进行解耦，分别研究制动初速度和制动强度对制动回收能量效果的影响[4-6]，并未综合分析制动工况各因素影响能量回收效果之间的耦合关系，或分析制动强度与制动初始速度对能量回收效果贡献大小。 制动工况分为两种，单次制动工况和循环制动工况[7]，循环制动工况多用在试验条件下对电动车性能测试，日常驾驶中更多应用的是单次制动工况。单次制动工况为本文研究工况，其影响因素包含两个方面：制动强度(z )和制动初速度。 本文以较为普遍的集中电机前轴驱动电动汽车为研究对象，采用制动稳定性较好的理想制动力分配策略，利用Matlab/Simulink 与Isight 建立联合仿真平台，对由制动初速度和制动强度组成的连续设计空间进行试验设计(DOE)。采用最优拉丁超立方设计(Optimal latin hypercube design ，OptLHD)对连续设计空间进行采样，分析制动回收能量与制动初速度和制动强度之间的关系，分析制动工况对制动能量回收的主效应和交互效应，和影响制动能量回收的主次因素。 1制动能量回收影响因素分析 再生制动时受各种阻力损耗、摩擦制动器消耗、电机和电池工作特性和效率、相关部件工作效率等方面的影响，未能将制动动能完全转化为电能存储在蓄电池中。综上各方面将主要因素分为一下三类： (1)影响制动总能量的因素，制动总能量计算公式为()222 1e s v v m E -=（式中，E 为制动总能量，kJ ；m 为电动车整备质量，kg ；s v 和e v 分别为为车辆制动初始和终止速度，1s m -?），得出影响因素主要是制动初速度、电动汽车整备质量等。 (2)影响可回收能量的因素，如制动强度、车辆结构（滚动阻力消耗、空气阻力消耗等）、制动力分配策略（摩擦制动损耗）等。 (3)影响再生制动回收能量的因素，如驱动系统布置、电机和电池工作特性、传动系统特性、各部件及传递线路损耗、控制器损耗等。 以上影响因素主要归为四个方面：车辆结构、动力系统结构、制动工况、制动控制策略，在设计阶段车辆结构、动力系统结构和控制策略确定后，制动工况成为可根据驾驶员主观操纵的影响再生制动能量回收效果的唯一因素。 2仿真模型与验证 2.1理想再生制动力分配策略 本文采用文献[8]中制定的理想制动力分配策略。理想再生制动力分配策略可以保证前后轴制动力得到合理分配，制动稳定性好，该策略包含制动力在前后轴的分配及在电机制动力与摩擦制动力之间的分配两部分。分配电机制动力和摩擦制动力时要优先利用电机制动力，不足部分再由摩擦制动力补充。 2.2建立仿真模型 使用MATLAB/Simulink 建立整车、电机、电池和控制策略等模型，整车参数如表1所示。
纯电动汽车ABS制动能量回收
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
基于自寻优控制的纯电动汽车制动能量 回收策略可行性分析 倪兰青，南京航空航天大学 本课题应从三部分入手，一是汽车建模部分；二是ABS 自寻优控制部分；三是再生制动部分。 一：车辆动力学建模（以单轮模型为例） 1.1 单轮车辆模型 车辆运动方程：Fx v M -=? 车辆运动方程：Tb Tg Tb rFx I -=-=? ω 车轮纵向摩擦力：=x F μN 其中，M:汽车质量，Fx:轮胎和底面间的附着力，I ：车轮转动惯量，ω：车轮角速度，r:车轮有效半径，Tg:地面制动力矩，Tb ：制动器制动力矩，μ：地面摩擦系数，N ：车轮对地面压力 1.2 轮胎模型 ⑴由于主要研究纵向制动特性,可以选用参数较少并能反映纵向附着系数μb 与滑移率S 关系的Burckhardt 模型。 s c e c s c 31)1(2 --=-μ 式中c1、c2、c3为参考系数,下表给出了其在不同路面条件下的取值及该路面最佳滑移率Sopt 和最大附着系数μmax 。 ⑵双线性模型 在一些情况下,为了获得一种解析解,用这种双线形模型来简化轮胎模型, 如下图所示:
c s s h μμ= c g h c h g s s s s --- --= 11h μμμμμ，其中，c s ：最佳滑移率，g μ：滑移率为1时的附着系 数:s:车轮滑移率;h μ:峰值附着系数。 1.3 液压制动系统部分 液压制动系统包括两部分：一部分是液压传动系统；另一部分是制动器。为进行实时模拟计算，可以建立经验式的l 、2阶模型系统。为简化系统，忽略了电磁阀弹簧的非线性因素及压力传送的延迟，其传递函数为： ) 1(+= TS S K G 式中：K 为系统的增益，K=100；T 为系统时间常数，T=0．01。制动器力学模型描述了制动轮缸压力输入及制动力矩输出间的力学特性。为了简化仿真研究，在进行仿真时假设制动器为理想元件，如果忽略非线性和温度的影响，制动力矩瓦可以看作是制动压力P 的线性函数： Tb=kP 式中：Tb 为车轮制动力矩；k 为制动器制动效能因数(通过试验可以得到)；P 为液压传动系统输出压力。 1.4 滑移率的计算 滑移即为汽车制动时出现车轮速度小于汽车车身速度而导致车轮即滚动又滑动的现象。车轮的滑移率定义为： %100?-=v r v ωλ
一新能源电动汽车系统架构简介 一般的普通燃油驱动汽车主要由发动机、底盘、传动轴及相关电气系统组成。那么电动汽车呢？电动汽车主要由驱动电机、电池、电驱动控制器及相关电控设备构成，但是电动汽车其具体架构组成却是很模糊的，本文就对电动汽车系统架构组成进行详细介绍。 电动汽车的基本构造 电动汽车的基本构造 如上图所示，初期开发的电动汽车与现有的内燃车辆相比，主要为用电动机驱动装置和蓄电池组件替代内燃机和燃油箱，而其他部件基本类似或保留。由于这种结构的电动汽车较重的重量、较低的灵活性和车辆性能下降等原因，已经逐渐消失。 现在，随着电动汽车行业的高速发展，其新兴技术如雨后春笋般涌现，新型结构电动汽车亦逐渐得到应用并且推向市场，其新型技术及结构的应用有效的满足了电动汽车运行灵活性、可操作性的需 求。
二图示：电动汽车架构系统组成 现代电动汽车电驱动系统架构组成如上图所示，该电驱动系统由三个主要的子系统组成： 1、电动机驱动系统——电动机驱动系统由车辆控制器、驱动控制器、电动机、机械传动装置和 驱动轮等部件组成。 2、能源系统——能源系统包含能源转换单元、能量管理单元和能量存储单元等部分组成。 3、辅助系统——辅助系统由功率控制单元、车内气候控制单元和辅助电源等部分组成。 电动汽车可能存在的结构形式 如下图EV新能源电动汽车结构形式，现在的电动汽车系统架构主要有上图中几种： 图示：EV新能源电动汽车结构形式 C——离合器；D——差速器；FG——固定档的齿轮传动装置；GB——变速箱；M——电动机 图a——所示表明了第一种可供选择的结构，其中电驱动装置替代了传统燃油驱动系统的内燃机，它由电动机、离合器、变速器和差速器等部件组成。离合器和变速箱可由自动传动装置予以替代，离合器用以将电动机的动力连接到驱动轮，或从驱动轮处脱开。变速箱提供一组传动比，以满足不同转速的需求。差速器是一种机械器件(通常是一组行星齿轮)，当车辆沿着弯曲的路径行驶时，它使两侧车轮以不同的转速行驶。 图b——所示系统架构借助于电动机在大范围转速变化中所具有的恒功率特性，可用固定档的齿轮传动装置替代多速变速箱，并缩减了对离合器的需要。这一结构不仅减小了机械传动装置的尺寸和重量，而且由于不需要换挡，可大大简化驱动系的控制。 图c——所示系统构架类似于图b中的驱动电动机。固定档的齿轮传动装置和差速器可以进一步集成为单个组合件，而其两侧的轴连接两边的驱动轮，整个驱动系由此可以进一步得到简化和小型化。 图d——所示系统中机械差速器被两个牵引电动机所替代。两牵引电动机分别驱动相应侧的车轮，并当车辆沿弯曲路径行驶时，两者以不同转速运转。 图e——所示系统为进一步简化驱动系，牵引电动机可安置在车轮内。这种配置就是通常所说的轮式驱动。一个薄型行星齿轮组可用以降低电动机转速，并增大电动机转矩，该薄型行星齿轮组具有高减速比以及输入和输出轴纵向配置的优点。 图f——所示，通过完全舍弃电动机和驱动轮之间的任何机械传动装置，应用于轮式驱动的低速 外转子型电动机可直接连接至驱动轮。此时，电动机的转速控制等价于车轮的转速控制，即车速控