“制动能量回收是电动汽车中很重要的技术应用,也是体现电动汽车优势和特点的重要技术,值得我们深入地研究探讨”,这是4月24日国家发改委产业协调司吴卫处长在由“新能源汽车和动力电池产业联席会”组织召开的“电动汽车制动能量回收专题研讨会”上讲话时提到的,吴卫处长还表示,像制动能量回收这些技术指标很可能成为国家汽车主管部门研究制定下一步有条件放开电动汽车准入和引导现有电动汽车技术进步政策制定的重要技术参考。
制动能量回收:体现电动汽车优势的特有技术
传统燃油车历经百年发展,其经济性、动力性都有很明确的评价指标和测试标准,电动汽车的动力性可以采取与传统燃油车相同的评价办法,但如何更好地评价电动汽车的经济性?整车企业为提高电动汽车(尤其是纯电动汽车)的经济性还能做哪些技术上的贡献?业内专家普遍认为制动能量回收技术可以作为整车经济性上除了百公里电耗这个综合性指标之外另一个重要的技术指标。
在汽车行驶所消耗的能量中,制动消耗的能量占了很大比例。特别地,在城市工况下,制动能量消耗所占的比例更大。有效的再生制动能显著改善电动汽车的燃油经济性,这也是电动汽车所特有的提高整车经济性的技术手段之一。
而目前针对装备再生制动系统的电动汽车来说,尚缺乏对其制动效能及制动能量回收效率的相关评价标准。比如,电动汽车的制动能量回收性能又应该哪些具体的指标来定义?能量回收是不是越大越好?整车控制策略中,如何更好地平衡能量回收效率和车辆行驶安全以及对电池寿命的影响?能量回收对电机响应又有何要求?制动能量回收性能如何测试和评价?这些更深入的技术问题既是整车企业关心的问题,也是标准制定部门和检测机构研究的重点,同时也代表了行业对电动汽车技术进步的引导方向。
2014年4月24日,来自比亚迪、北汽新能源、长城汽车、宇通客车、南车时代、宁德时代、博世中国、大陆汽车、宝马(中国)、清华大学、北理工等中外电动汽车、动力电池、电控系统生产企业及研究机构,围绕上述具体技术问题进行了深入的探讨,此次会议是“新能源汽车和动力电池产业联席会”组织的技术专题系列研讨会之一,旨在通过深入的技术研讨,为行业提供更深层次的技术交流平台,并为我国汽车主管部门引导电动汽车技术进步提供技术支撑。
对电池影响 :避免低温条件下大电流长时间回充
问题来了,制动能量转化为电能回充至动力电池时,被认为是电脉冲,那么在什么样的情况下会对电池的性能、安全以及循环寿命产生何种影响?在一般情况下,整车制动能量回收对续驶里程的贡献率能有多大?这些问题同样影响着制动能量回收技术的前景,根据一些电池和整车企业的前期研究,在一定程度上有了一些较为明确的结论。
来自宁德时代新材料公司的技术蔡毅将该企业前期的一些研究与在会同行进行了分享。
首先,在低温条件下要避免大电流长时间回充,以便保护电池的使用寿命,因为环境温度越低,或者回充时间越长,电池析锂的窗口越容易开启,电池的寿命和性能将有可能受到影响;其次,理论上讲,SOC算法中要考虑制动能量回收时算出的回收到的能量会有6%的损耗;第三,在计算电池使用寿命的时候,制动能量回收产生的能量存贮需要被考虑在内,例如,一个20kWh Usable Energy的BEV电池系统全生命周期总能量产出是50MWh, 其中10MWh是由制动能量回收产生的,那么这个系统从电网充电的满充次数为 40MWh/20KWh=2000次,而不是 50MWh/20KWh = 2500次。
来自比亚迪电动汽车研究开发部任志强分享了来自e6和秦的实车制动能量回收数据,他认为,从实验数据以及回馈策略上来看,再生制动主要与以下几个方面有关: 第一,电机本身的特性第二,电池包本身可接受的回馈能力;第三,制动力分配效果,即制动系统能否既满足制动要求又能最大限度的分配电机回馈。
现有研究:拟用三组指标综合评价
据中国汽车技术研究中心首席专家李孟良介绍,国家科技部在“十二五”期间设立了多项包含电动汽车制动能量回收研究的课题,取得了制动能量回收系统测试和评价方法、测试工况、制动安全等方面的一些研究成果。基于以上关于制动能量回收的研究成果,在2013年底,“制动能量回收系统测试和评价方法”的行业标准由国汽车标准化技术委员会电动车辆分委会立项,开展制定研究。
目前相关研究的阶段性成果包括:
基本确定了制动能量回收的适用范围,即适具有再生制动功能的EV、HEV及PHEV;针对汽车再生制动过程,提出3组指标全面评价整车的再生制动系统,这3组指标为:1.再生制动系统回收效率;2.再生制动系统能耗贡献率/续驶里程贡献率 ; 3.再生制动对安全的影响,具体分析见下图。
上述3组指标在一定程度上也基本能回应本文开头所提的一系列问题,即在制动安全的基础上,通过制动能量回收来有效提高整车的经济性,从而增加电动汽车的续驶里程。当然,这方面的研究还在继续,未来纳入“制动能量回收系统测试和评价方法”的行业标准的评价指标和测试方法还需要进一步去征求意见和进行验证,
我们可以设想,未来在评价电动汽车整车经济性时,或将是首先考核是否有制动能量回收功能,其次再看制动能量回收的效果。新能源汽车动力电池产业发展研究室主任张书林在谈到制动能量回收的评价和测试方案时指出,制动能量回收技术的评价和和测试,涉及到国家新能源汽车的发展和企业的技术方向,未来的评价指标和测试方法一定是要建立公平公正、可操作性强的基础上。
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