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『湯叔解惑』制動(dòng)能量回收是怎樣提高續(xù)航里程的?比你想的復(fù)雜
來(lái)自:電動(dòng)邦
作者:湯啟隆
2019-02-18 10:38:00

對(duì)于新能源車型,無(wú)論是純電動(dòng)車還是混合動(dòng)力車,制動(dòng)能量回收系統(tǒng)基本上都是標(biāo)配。這個(gè)功能之所以如此普及,除了因?yàn)榭梢曰厥漳芰恳酝?,還充當(dāng)了傳統(tǒng)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)功能。如果沒(méi)有發(fā)電機(jī)的反拖作用,所有制動(dòng)負(fù)荷都由制動(dòng)系統(tǒng)承擔(dān)的話,熱負(fù)荷會(huì)非常大,特別是在連續(xù)下坡的情況下。所以,制動(dòng)能量回收在新能源車當(dāng)中不僅僅是為了回收動(dòng)能提高續(xù)航里程,更重要的是降低剎車系統(tǒng)負(fù)荷提高安全性和剎車壽命。那么這些新能源車的制動(dòng)能量回收系統(tǒng)是基于什么樣的邏輯設(shè)計(jì)的?為什么有些車非常好用有些車卻招來(lái)大量用戶抱怨呢?

■ 電動(dòng)車或混動(dòng)車有別于傳統(tǒng)燃油車的剎車系統(tǒng)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)燃油車采用的是真空助力方式來(lái)實(shí)現(xiàn)剎車助力的。原理就是利用進(jìn)氣歧管里的真空來(lái)提供助力的動(dòng)力。所以在剎車助力過(guò)程中不會(huì)消耗發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力,但是發(fā)動(dòng)機(jī)一旦停轉(zhuǎn)就意味著真空助力的消失。在新能源車中,混合動(dòng)力車會(huì)存在大量發(fā)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)的工況。純電動(dòng)車不存在發(fā)動(dòng)機(jī),所以沒(méi)有可用于助力的發(fā)動(dòng)機(jī)歧管真空。因此對(duì)于新能源車來(lái)說(shuō),它的制動(dòng)系統(tǒng)是通過(guò)雙回路液壓制動(dòng)+電動(dòng)真空助力(或電子液壓助力)+電機(jī)再生制動(dòng)構(gòu)成的。

雙回路液壓制動(dòng)與傳統(tǒng)燃油車一致,之所以采用兩套回路是為了確保當(dāng)其中一根液壓管漏油的情況下,不會(huì)影響另外一套回路的液壓建立,主要是確保安全。與燃油車最大的區(qū)別在于助力方式和發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)方式。新能源車通過(guò)電機(jī)的反拖發(fā)電實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)力的再生,取代了燃油車的發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng),而助力系統(tǒng)則分為電動(dòng)真空助力和電子液壓助力兩種。

電動(dòng)真空助力原理與傳統(tǒng)燃油車和相當(dāng),只是把發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管的真空換成通過(guò)電機(jī)旋轉(zhuǎn)來(lái)產(chǎn)生真空。這種制動(dòng)系統(tǒng)仍然保留了制動(dòng)真空泵。優(yōu)點(diǎn)是由于燃油車時(shí)代這種真空泵實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模生產(chǎn),所以成本很低、技術(shù)成熟可靠,制動(dòng)體驗(yàn)與燃油車沒(méi)有什么差異。但是缺點(diǎn)就是很難與電機(jī)反拖實(shí)現(xiàn)的能量回收系統(tǒng)無(wú)縫匹配。這就是很多人抱怨的收油后電機(jī)再生制動(dòng)力太強(qiáng),與剎車踏板產(chǎn)生的制動(dòng)力完全沒(méi)有配合。那么怎樣的系統(tǒng)才能使二者有更好的配合和體驗(yàn)?zāi)兀?/p>

■ 電動(dòng)液壓助力剎車系統(tǒng)可以與制動(dòng)力再生系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接

像博士的ibooster和大陸集團(tuán)的MK C1制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)就完全顛覆了傳統(tǒng)的真空助力泵。它采用了一整套電傳系統(tǒng),取消了傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)中,制動(dòng)踏板通過(guò)液壓與杠桿和制動(dòng)系統(tǒng)的剛性連接,轉(zhuǎn)而變成了制動(dòng)踏板僅僅只提供輸入信號(hào),所有制動(dòng)液壓的建立都取決于電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的液壓。簡(jiǎn)單地說(shuō)就像電子油門一樣,制動(dòng)踏板與制動(dòng)系統(tǒng)之間沒(méi)有任何剛性的機(jī)械或液壓連接,而僅僅只是通過(guò)一個(gè)剎車踏板位置傳感器給電腦輸入一個(gè)電信號(hào)。電腦通過(guò)這個(gè)電信號(hào)自動(dòng)控制整個(gè)剎車系統(tǒng)的液壓建立與制動(dòng)力分配。

這套系統(tǒng)不僅非常適合新能源車,也同樣適合傳統(tǒng)車型。如阿爾法羅密歐的朱麗葉Giulia采用的就是大陸集團(tuán)的這套系統(tǒng)。它可以調(diào)校出任何想要的剎車線性和剎車踏板腳感。用于新能源車當(dāng)中則有更大的優(yōu)勢(shì)。這是因?yàn)椋瑒x車系統(tǒng)一旦實(shí)現(xiàn)電傳操縱以后,他可以很輕松的配合制動(dòng)能回收系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)剎車過(guò)程的無(wú)縫連接。

也就是說(shuō),當(dāng)剎車踏板輸入一個(gè)電信號(hào)后,電腦可以判斷駕駛者希望建立的剎車力度是多少,然后通過(guò)計(jì)算,這樣的剎車力度是僅通過(guò)電機(jī)反拖就能實(shí)現(xiàn),還是需要電機(jī)實(shí)現(xiàn)最大程度反拖然后再配合一定力度的剎車系統(tǒng)液壓制動(dòng)。通過(guò)這樣的精準(zhǔn)匹配,在一些高使用頻率低使用負(fù)荷(如城市走走停停的工況中),可以大量的使用制動(dòng)力再生制動(dòng)來(lái)給電池充電。而在高速工況需要下,剎車的使用頻率很低但每次使用的負(fù)荷很大,那么電腦可以控制優(yōu)先使用電機(jī)反拖來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng),之后再配合液壓剎車系統(tǒng)的介入。這樣既可以最大程度的減小剎車盤片的熱負(fù)荷,又可以最大程度的利用制動(dòng)能量再生來(lái)回收電力、提高續(xù)航里程。并且這個(gè)過(guò)程可以非常平順,駕駛者幾乎無(wú)法察覺液壓剎車時(shí)什么時(shí)候介入的。

■ 制動(dòng)能量回收策略:因電池電量高低而不同

事實(shí)上,并不是所有時(shí)候都可以實(shí)現(xiàn)最大功率的制動(dòng)能量回收的。制動(dòng)能量回收功率與電池的帶電量息息相關(guān)。當(dāng)電池帶電量大于80%時(shí),制動(dòng)能量回收系統(tǒng)會(huì)被取消,當(dāng)然實(shí)際產(chǎn)生的制動(dòng)力仍然存在,但產(chǎn)生的電力不會(huì)被用于充電。因?yàn)楫?dāng)電池帶電量超過(guò)80%以后,不適宜超大功率充電,這樣對(duì)電池的損傷會(huì)很大。當(dāng)電池的帶電量為70%-80%之間時(shí),制動(dòng)回收產(chǎn)生的電力只會(huì)被部分用于給電池充電,其充電功率會(huì)被限制一部分,目的也是為了延長(zhǎng)電池的使用壽命。只有當(dāng)電池帶電量低于70%時(shí),才可以實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷最大功率充電。所以制動(dòng)力能量回收并非任何時(shí)候都有效、任何工況效果都好。

除此之外,由于不同速度和不同工況產(chǎn)生的再生電流并不穩(wěn)定,還需要逆變器來(lái)限制電機(jī)產(chǎn)生的最高電壓或?qū)﹄妷哼M(jìn)行升壓從而獲得穩(wěn)定的充電電流,所以還需要一套復(fù)雜的控制系統(tǒng)來(lái)保證整個(gè)能量流的正常運(yùn)行。這套系統(tǒng)如果匹配調(diào)校得當(dāng),在城市工況下通常可以提升10%-30%的續(xù)航里程。

結(jié)論

    新能源車與液壓剎車制動(dòng)的配合并非很多媒體人想象的那么簡(jiǎn)單,認(rèn)為所有的電動(dòng)車都可以實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。事實(shí)上這,制動(dòng)線性的體驗(yàn)好壞主要取決于剎車的助力方式和制動(dòng)力再生系統(tǒng)的控制策略。如果硬件上面達(dá)不到要求,則兩套系統(tǒng)只能孤立運(yùn)行。而這樣的電子液壓助力剎車系統(tǒng)硬件只被少數(shù)幾家全球頂級(jí)供應(yīng)商掌握。并且還沒(méi)有達(dá)到大規(guī)模普及的程度。一方面成本價(jià)格高,另一方面出于供應(yīng)商的合作意愿,很多品牌廠商不一定買得到。

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