由中国汽车技术研究中心主办的“2014中国汽车高新技术发展国际论坛(AUTOTEC 2014)”于2014年7月10日-11日在北京会议中心举办。论坛作为汽车行业交流技术、洽谈合作的重要平台,得到了政府主管部门、行业机构和企业的高度认可。
本届论坛以“下一代汽车核心技术”为主题,邀请行业主管部委领导,SAE-International、中国智能交通协会、日本国土交通省、美国西南研究院、中国汽车技术研究中心、清华大学等中外行业科研机构代表,以及北汽、广汽、大众、日产、奔驰、本田、玉柴、博世、大陆、百度等行业技术领先企业专家等30多位中外嘉宾做技术报告。论坛还就“下一代汽车核心技术发展趋势”、“影响下一代汽车发展的IT技术”展开两场精彩的圆桌演讲。
来自汽车产业发展研究所新能源汽车发展研究部部长朱成先生在会上发表了演讲,他发言题目是“电动汽车制动能量回收技术评价方法”。
朱成先生在演讲中表示,电动汽车制动回收是提高能源利用效率和体现电动汽车优势和特点的重要技术。关于电动汽车制动能量回收测试和评价方法的行业标准,已经开始立项进行研究。在以后启动了新能源汽车行业准入等相关政策的研究,也把电动汽车制动能源回收技术作为重要的内容之一。制动能量黑手技术涉及整车电控、动力电池、驱动电机等多个领域,是一项需要协调控制的系统技术,当前,在这项技术测试评价方面,国内外都缺少这方面的测试方法和标准法规,包括评价办法、评价依据。为了深入研究电动汽车制动能量回收技术,为政策和标准法规的制定工作提供参考依据,中汽中心内部包括北工部、标准所、试验所联合成立课题组,开展了一系列的研究工作。在会议现场,朱成先生主要把中汽中心前期这方面的研究工作以及目前评价方法的阶段性成果进行了介绍,把目前的评价方法和企业包括行业内的想法、意见跟与会听众进了交流。
2014年3月12日,中汽研究中心在天津组织找电动汽车制动能量回收技术交流研讨会,邀请了国内的整车厂、高校、研究机构、系统供应商等,会议讨论了电动汽车再生制动能量回收的相关问题及对标准建立的相关意见和观点。2014年4月24日,北京组织找电动汽车制动能量回收专题技术研讨会。在两次会议上,围绕着电动汽车制动能量回收技术,主要研讨了一下几个主要问题:1.制动能量回收的整车控制策略,属于最顶层的控制策略,首先,可能比较熟知的是宝马在制动能量回收方面的整车控制策略,他们称之为one pectal feeling,单一踏板驾驶感觉,可以做到只踩油门踏板就可以完成车辆的起动包括停止,如果驾驶风格比较温和的话,完全可以不用踩制动踏板,可以降低驾驶员的强度,同时,也可以提高很多驾驶操作的乐趣。另外,宝马和比亚迪车上都有的滑行制动能量回收,这是两种制动能量回收的整车控制策略。对于这两种整车控制策略,行业内也有持不同意见的观点,比如大陆公司,他们认为在滑行时回收有很多问题,他们主张踩制动踏板情况下才能进行制动能量的回收。2.电液耦合制动策略,制动策略涉及到很多方面,比如电机、驱动方式(四驱/前驱/后驱)、真空泵/液压泵、ABS+EBD、车身稳定系统等多个系统部件的匹配,是一项复杂的系统工程。3.驱动电机系统的回收效率,一般来说,驱动电机系统就是驱动电机和电机控制器,驱动电机系统的回收发电能力一般较好,且能够通过优化磁链和控制方式设定发电效率的高效点,回收效率一般在百分之八九十以上。4.动力电池系统与制动能量回收,制动能量回收对动力电池系统一致性和使用寿命都有一定的影响,CATL的观点和研究成果,就是计算电池使用寿命时,制动能量回收产生的能量存贮对电池寿命有一定的影响,电流比较大的时候,效率低一些,低温时,效率低一些,SOC比较高时,效率相应低一些。制动能量回收对电池管理系统管理和精度的影响,制动能量回收对电池管理系统的控制精度包括SOC估算都有影响。5.制动能量回收对整车性能的影响,能耗经济性,这也是评价方法所要研究的主要问题,也就是如何评价对能耗经济性的贡献;舒适型,对于滑行状态的制动能量回收,包括MBW-CATARC进行了路试,不是所有人支持,也有反对意见,反对意见也集中在舒适性上,这是课题研究当中的一些成果,支持这种驾驶模式的可能主要以年轻人包括接触新鲜事物的人为主,对驾驶员来讲,是全新的驾驶体验,而且能够降低驾驶员的劳动强度,而且还增加了不少的驾驶乐趣,提高操控性,反对方的理由是在滑行状态一旦有制动能量回收制动的减速度比正常开车的减速度要大,一来一回,一加速一减速,无论是驾驶员,还是乘坐者,都容易产生晕车的感觉,这是反对方的意见。安全性,制动距离相对于没有回收的状态下不应该延长,跟前面提到的智能策略、车身稳定系统的匹配都有关系。
在研究了以上五个主要问题之后,还对制动能量回收的不同车型进行了研讨,比如纯电动、插电式混合动力、深/中混合动力、微混等方案,最终的目的是研究制动能量回收评价效果及其测试评价方法。第二步,评价方法研究,在评价方法研究之前,目前,对制动能量回收技术还有一种观点,目前,电动汽车的推广模式和商业模式有很多种,其中一种商业模式是租赁,包括电池租赁模式,在这种模式下,尤其是电池厂,不希望车有制动回收技术,按照整车耗多少电进行结算,他的收益主要这么来的,如果有制动能量回收,相当于整车耗电量降低了,但是电池寿命也降低了,在这种商业模式情况下,对电池厂来讲,实际上是亏的。现有国内外的一些评价指标,主动能量回馈率,包括能量回收率,还有续航里程贡献率。现有的测试方式,包括整个车间测试,子系统台架测试,以及仿真测试。
评价方法研究,我国乘用车能耗评价一般采用NEDC工况,如果研究制动能量回收的话,可能比较适合NEDC中的市区工况,不同车型中间,整车重量对制动能量回收的影响是比较大的,整车重量越大,制动能量回收效果越好,这是比较明显的,尤其是大客车,好多按照大客车都有制动能量回收,制动能量回收效果确实比轿车好很多。国内外的评价方法,有代表性的是美国EPA和ARB法规,其回收效率的测试方法为:流入电池的能量的测量值鱼智栋能量最大理论值的比值,其规定15-75%为轻型混合动力,大于75%为强混合动力。国内,比亚迪通过测量在制动过程中回馈到动力电池包中的电量与没有制动能量回收状态下电动汽车的耗电量之比来评价制动能量回收效果,其某电动车辆的测量回收率约19%。
经过研究,综合以下指标对整车制动能量回收进行评价,有美国ERP法规的制动能量回收系统效率,还有续航里程的贡献率,以及制动距离的变化,制动距离不能延长。中汽中心试验所的测试平台搭建,包括陀螺仪、电压传感器、大流传感器,包括数据采集设备,以及进行的电动汽车的测量,同时,进行了检测系统的测试,并且得到了一定的数据。以上指标中,在能耗经济性评价指标方面,目前常用的主要是制动能量回收对整车续驶里程或者能量消耗率的贡献率。制动能量回收对整车续驶里程或者能量消耗率贡献率,在某循环工况下,整车在有制动能量回收下的续驶里程/能量消耗量相对于无制动能量回收下续驶里程或者能量消耗率的增加比例。
经过研究,续驶里程贡献率的测试方案为:参考国际《GB/T18386-2005电动汽车 能量消耗率和续驶里程试验方法》,分别测量车辆在制动能量回收功能开启和关闭状态下,行驶NEDC市区循环和等速行驶下的续驶里程或能量消耗率,对比车辆在制动能量回收功能开启和关闭状态下等速行驶的续驶里程基本相同的前提下,通过NEDC市区循环的续驶里程的变化来评价制动能手回收的效果。为什么有等速行驶的评价?也是为了评价结果更加科学和客观,在开启和关闭状态下,实际上有一种方法可以通过增加制动能量回收功能关闭状态下的能耗,可以把能量做的非常差,贡献率就会非常好。
下一步工作,为进一步完善评价方法的研究,建立科学客观的电动汽车制动能量回收技术体系,促进电动汽车技术发展,形成国家制定相关行业政策和技术标准法规的一项参考依据。中汽中心将基础于以上评价方法的研究成果开展制动能量回收评价体系方法的验证工作。另外,研究也将同时针对整车制动能量回收控制策略、电液耦合制动策略、驱动系统制动能量回收效率、动力蓄电池系统制动能量回收效率和寿命影响、制动能量回收对蓄电池管理系统的影响、制动能量回收对制动安全性影响等方面进行深一步的研究。主要的验证工作也是测试的验证工作。
朱成先生还在演讲中表示,中汽中心欢迎对此项工作感兴趣的企业或者单位参与该课题研究工作,比如提供一定数量的车辆或者经费支持,开展评价方法的测试摸底和评价体系的验证和研究工作,为政策和标准的制定提供依据。
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