宗紅軍

摘 要：目前，中國廣袤的土地正展開綠色發(fā)展新實踐：綠水青山就是金山銀山、保護生態(tài)環(huán)境就是保護生產(chǎn)力，綠色發(fā)展理念化為務實行動——各行各業(yè)因地制宜、創(chuàng)新方法，為實現(xiàn)綠色中國奮斗。而電動汽車作為綠色交通的重要組成部分，對中國未來城市建設和循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展起著至關重要的作用，電動汽車作為一種節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的交通工具得到快速發(fā)展，許多新材料、新技術(shù)得到應用，特別是電機電控技術(shù)、電池技術(shù)、能量管理等關鍵技術(shù)等發(fā)展尤為迅猛，其中能量回收作為電機電控和能量管理的交叉技術(shù)，是電動汽車節(jié)能效果好壞的關鍵技術(shù)之一，下文將淺析能量回收傳感器在電動汽車中的設計及應用。

關鍵詞：能量回收傳感器;控制策略;電動汽車

1 前言

傳統(tǒng)車輛在制動時，制動器將汽車的動能轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)到空氣中，這部分能量白白浪費了，而電動汽車卻可以對這部分能量加以利用：當汽車減速時，能量回收裝置就會介入，汽車的驅(qū)動電機轉(zhuǎn)化為發(fā)電機，將電動汽車減速損失的動能轉(zhuǎn)化為電能，最后通過管理控制，將回收的電能存儲到電池內(nèi)，所以當電動汽車搭載能量回收系統(tǒng)后，車輛的續(xù)駛里程普遍能增加30%以上，但目前市面上大多數(shù)新能源車型搭載的能力回收系統(tǒng)都出現(xiàn)收加速踏板后電機制動力太強，無法與制動踏板產(chǎn)生的制動力完全配合，這樣會導致汽車頓挫感，甚至扯拉感，極大的降低了乘車的舒適性;可如果將能量回收系統(tǒng)的回收比例調(diào)得太小，雖然乘坐舒適感在可接受范圍之內(nèi)，但制動回收的能量又低，未能完全發(fā)揮電動汽車的優(yōu)勢，為此假如給能量回收系統(tǒng)加裝能量回收傳感器，傳感器能采集駕駛員不同的制動強度，并將信號傳遞給整車控制器（VCU），由VCU來控制能量回收強度，使電機的扭矩得到調(diào)節(jié)和控制，保證能量回收最大利用的同時又能兼顧乘坐的舒適性。

2 能量回收傳感器的安裝和工作原理

制動踏板是最直接反饋駕駛員制動強度和制動意圖的執(zhí)行機構(gòu)，把能量回收傳感器設計安裝在制動踏板上，來向VCU反饋制動強度信號。下面介紹位移傳感器和角度傳感器在制動踏板上的安裝，如下圖所示：

圖1所示的位移傳感器工作原理是：當踩下制動踏板，踏板臂壓住位移傳感器活塞發(fā)生位置變化，傳感器將信號傳遞給VCU;

圖2所示的角度傳感器工作原理是：當踩下制動踏板，傳感器旋轉(zhuǎn)臂跟隨踏板臂旋轉(zhuǎn)，角度發(fā)生變化，同樣將信號傳遞給VCU。

3 能量回收的控制及應用

下面結(jié)合本公司某車型，淺談能量回收的控制應用。本車的制動系統(tǒng)有兩部分組成，一是液壓制動系統(tǒng)，一是電機的電制動能量回收。兩個系統(tǒng)是非解耦的，也就是說無論是否有電制動，液壓制動依然存在。液壓制動在本車中處于基礎地位，電制動只是一個補充，用于回收部分制動能量，其制動系統(tǒng)壓力和傳感器電壓關系如圖3所示。

以角位移傳感器為例，在自由踏板自由狀態(tài)時，設定了初始電壓（0.8～0.9V），踩下制動踏板，傳感器發(fā)生角位移，輸出電壓超過設定值，此電壓輸給整車VCU，VCU向電機控制器發(fā)出指令，實現(xiàn)電機制動能量回收，由于制動主缸及主缸和制動踏板之間，均存在間隙，特別在輕踩制動踏板情況下，制動管路油壓尚未建立，可以在空行程范圍內(nèi)或者液壓制動很弱的時候，盡可能多的回收能量，踏板行程和能量回收能力曲線關系如圖4所示。

根據(jù)圖4踏板行程和能量回收能力相互關系制定能量回收策略。電制動力矩在電機高速段受最大功率限制，在電機低速段回收效率很低，應該關閉。設計兩個速度拐點，一個是最低的電機回收轉(zhuǎn)速，低于該轉(zhuǎn)速停止電制動能量回收;另一個拐點是電機正常回收轉(zhuǎn)速，在該轉(zhuǎn)速之上電機將按照最大回收力矩的某個百分比進行電制動能量回收，直至受到功率限制。在兩個拐點之間設計一段隨電機轉(zhuǎn)速降低的回收力矩曲線。以上拐點和百分比數(shù)據(jù)需要在實車上進行匹配標定，在能量回收率和制動安全性和舒適性間尋找平衡。

4 以本公司某車型為例，理論計算如下

4.1 滾動阻力功率Pf（kw）

5 結(jié)束語

由計算結(jié)果可以看出，本車增加能量回收系統(tǒng)后，理論上可以增加42.4%的續(xù)駛里程，通過在系統(tǒng)內(nèi)增加能量回收傳感器，使VCU對能力回收強度進行分段控制，在保證舒適性的同時，實現(xiàn)能量回收最大化，有效的增加車輛的續(xù)駛里程。