制动能量回收是怎样提高续航里程的?
2020-03-02 16:35来源:我爱汽车网阅读量:

对于新能源车型,无论是纯电动车还是混合动力车,制动能量回收系统基本上都是标配。这个功能之所以如此普及,除了因为可以回收能量以外,还充当了传统燃油发动机汽车的发动机制动功能。如果没有发电机的反拖作用,所有制动负荷都由制动系统承担的话,热负荷会非常大,特别是在连续下坡的情况下。所以,制动能量回收在新能源车当中不仅仅是为了回收动能提高续航里程,更重要的是降低刹车系统负荷提高安全性和刹车寿命。那么这些新能源车的制动能量回收系统是基于什么样的逻辑设计的?为什么有些车非常好用有些车却招来大量用户抱怨呢?

■ 电动车或混动车有别于传统燃油车的刹车系统设计

传统燃油车采用的是真空助力方式来实现刹车助力的。原理就是利用进气歧管里的真空来提供助力的动力。所以在刹车助力过程中不会消耗发动机动力,但是发动机一旦停转就意味着真空助力的消失。在新能源车中,混合动力车会存在大量发动机停转的工况。纯电动车不存在发动机,所以没有可用于助力的发动机歧管真空。因此对于新能源车来说,它的制动系统是通过双回路液压制动+电动真空助力(或电子液压助力)+电机再生制动构成的。

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双回路液压制动与传统燃油车一致,之所以采用两套回路是为了确保当其中一根液压管漏油的情况下,不会影响另外一套回路的液压建立,主要是确保安全。与燃油车最大的区别在于助力方式和发动机制动方式。新能源车通过电机的反拖发电实现了制动力的再生,取代了燃油车的发动机制动,而助力系统则分为电动真空助力和电子液压助力两种。

电动真空助力原理与传统燃油车和相当,只是把发动机进气歧管的真空换成通过电机旋转来产生真空。这种制动系统仍然保留了制动真空泵。优点是由于燃油车时代这种真空泵实现了大规模生产,所以成本很低、技术成熟可靠,制动体验与燃油车没有什么差异。但是缺点就是很难与电机反拖实现的能量回收系统无缝匹配。这就是很多人抱怨的收油后电机再生制动力太强,与刹车踏板产生的制动力完全没有配合。那么怎样的系统才能使二者有更好的配合和体验呢?

■ 电动液压助力刹车系统可以与制动力再生系统实现无缝连接

像博士的ibooster和大陆集团的MK C1制动系统设计就完全颠覆了传统的真空助力泵。它采用了一整套电传系统,取消了传统制动系统中,制动踏板通过液压与杠杆和制动系统的刚性连接,转而变成了制动踏板仅仅只提供输入信号,所有制动液压的建立都取决于电机旋转产生的液压。简单地说就像电子油门一样,制动踏板与制动系统之间没有任何刚性的机械或液压连接,而仅仅只是通过一个刹车踏板位置传感器给电脑输入一个电信号。电脑通过这个电信号自动控制整个刹车系统的液压建立与制动力分配。

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这套系统不仅非常适合新能源车,也同样适合传统车型。如阿尔法罗密欧的朱丽叶Giulia采用的就是大陆集团的这套系统。它可以调校出任何想要的刹车线性和刹车踏板脚感。用于新能源车当中则有更大的优势。这是因为,刹车系统一旦实现电传操纵以后,他可以很轻松的配合制动能回收系统,实现刹车过程的无缝连接。

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也就是说,当刹车踏板输入一个电信号后,电脑可以判断驾驶者希望建立的刹车力度是多少,然后通过计算,这样的刹车力度是仅通过电机反拖就能实现,还是需要电机实现最大程度反拖然后再配合一定力度的刹车系统液压制动。通过这样的精准匹配,在一些高使用频率低使用负荷(如城市走走停停的工况中),可以大量的使用制动力再生制动来给电池充电。而在高速工况需要下,刹车的使用频率很低但每次使用的负荷很大,那么电脑可以控制优先使用电机反拖来实现制动,之后再配合液压刹车系统的介入。这样既可以最大程度的减小刹车盘片的热负荷,又可以最大程度的利用制动能量再生来回收电力、提高续航里程。并且这个过程可以非常平顺,驾驶者几乎无法察觉液压刹车时什么时候介入的。

■ 制动能量回收策略:因电池电量高低而不同

事实上,并不是所有时候都可以实现最大功率的制动能量回收的。制动能量回收功率与电池的带电量息息相关。当电池带电量大于80%时,制动能量回收系统会被取消,当然实际产生的制动力仍然存在,但产生的电力不会被用于充电。因为当电池带电量超过80%以后,不适宜超大功率充电,这样对电池的损伤会很大。当电池的带电量为70%-80%之间时,制动回收产生的电力只会被部分用于给电池充电,其充电功率会被限制一部分,目的也是为了延长电池的使用寿命。只有当电池带电量低于70%时,才可以实现全负荷最大功率充电。所以制动力能量回收并非任何时候都有效、任何工况效果都好。

除此之外,由于不同速度和不同工况产生的再生电流并不稳定,还需要逆变器来限制电机产生的最高电压或对电压进行升压从而获得稳定的充电电流,所以还需要一套复杂的控制系统来保证整个能量流的正常运行。这套系统如果匹配调校得当,在城市工况下通常可以提升10%-30%的续航里程。

■ 结论

    新能源车与液压刹车制动的配合并非很多媒体人想象的那么简单,认为所有的电动车都可以实现无缝连接。事实上这,制动线性的体验好坏主要取决于刹车的助力方式和制动力再生系统的控制策略。如果硬件上面达不到要求,则两套系统只能孤立运行。而这样的电子液压助力刹车系统硬件只被少数几家全球顶级供应商掌握。并且还没有达到大规模普及的程度。一方面成本价格高,另一方面出于供应商的合作意愿,很多品牌厂商不一定买得到。


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