滑行回馈风格对PHEV整车电耗的影响

王春生，赵 晨，彭 勃

滑行回馈风格对PHEV整车电耗的影响

王春生，赵 晨，彭 勃

（比亚迪汽车工业有限公司 产品规划及汽车新技术研究院，广东 深圳 518118）

新能源汽车是节能、环保汽车发展的重要方向，能量回收技术是新能源汽车提高能量经济性的重要手段。能量回收主要是在滑行和制动情况下，通过电机作发电机，将车辆部分多余的动能转化为电能，反向流入电池储存加以利用。文章以插电式混合动力汽车（PHEV）为研究对象，针对滑行能量回馈方式进行方案设计，试验验证不同方案对新欧洲标准驾驶循环（NEDC）工况下电耗的影响，并分析差异的原因，为车型的匹配标定提供方向。

能量回收；电耗；控制策略；插电式混合动力汽车；滑行回馈风格

能量回收主要是在滑行和制动工况下，通过电机发电，将车辆行驶的部分动能转化为电能，充入电池储存加以利用。能量回收示意图如图1所示。本文以插电式混合动力汽车（Plug in Hybrid Electric Vehicle, PHEV）为研究对象，设计不同的滑行能量回馈方案，基于试验数据分析不同方案对新欧洲标准驾驶循环（New European Driving Cycle, NEDC）工况电耗的影响，为后续车型匹配标定提供指导。

1 不同滑行回收方案设计

本文是基于搭载博世智能集成制动系统（Integrated Power Brake, IPB）电液压制动系统的一款PHEV进行方案设计及验证的。IPB是一套代替传统机械真空泵的线控液压制动系统，可产生最高达0.3的回馈减速度，同时支持低拖滞卡钳。

能量回馈一般是指当减速时，整车控制器（Vehicle Control Unit, VCU）发送滑行回馈扭矩和最大可回收扭矩，IPB系统接收后分配机械/电扭矩，发送电机的回馈扭矩至VCU，VCU根据电机外特性扭矩限制后发送给电机控制器（Motor Control Unit, MCU），驱动电机执行回馈扭矩，具体判断逻辑图如图2所示。

图2 能量回馈逻辑图

本文以某运动型多用途汽车（Sport Utility Vehicle, SUV）PHEV为例，整车和动力总成关键参数如表1所示。

表1 整车和动力总成关键参数

能量回馈舒适性与减速度和扭矩加载斜率等因素相关，再综合NEDC工况等因素，设计以下三个方案。

方案1：更多地考虑驾驶性，定义出滑行回馈时对应的减速度，主观评价得分>8分；

方案2：分析NEDC工况减速特点，定义出主观评价得分>7分；

方案3：滑行回馈时定义恒定减速度，主观评价得分6～6.25分。

具体的滑行回馈减速度如图3所示。

图3 滑行回馈方案对应的减速度

对应的滑行回馈轮端扭矩如图4所示，电机扭矩如图5所示。

图4 滑行回馈方案对应的轮端扭矩

图5 滑行回馈方案对应的电机扭矩

2 不同回馈方式能耗试验结果分析

2.1 工况介绍

NEDC工况加减速特性如图6所示，其中分为4个市区工况段和1段市郊工况。

图6 NEDC工况

2.2 实验台架介绍

在能量流实验台架上分别做纯电动能耗实验，结果如表2所示。

表2 全工况不同回馈方案能耗对比

可以明显看出：百公里再生电量方案2>方案1>方案3。由于纯电续航里程最后一个循环往往是终止在某一位置，没有走完最后一个循环，故选取中间循环分析再生电量的差异，以下分析均针对中间某一循环开展。中间某循环不同回馈方案能耗对比如表3所示。

表3 中间某循环不同回馈方案能耗对比

NEDC市区工况中从50 km/h～35 km/h以−0.52 m/s2减速度减速，后转匀速35 km/h行驶，具体如图7所示。

图7 市区循环特点

该过程对电机轴端功率进行积分，可得出该段的再生电量（kWh），全工况不同回馈方案能耗对比如表4所示。

表4 全工况不同回馈方案能耗对比

差值原因主要有以下几点。

（1）驾驶员是否控制油门踏板。

图8 50 km/h～35 km/h方案2与方案3对比图

如表5所示，对比方案2和方案3，由于方案3的回馈强度过大，整车在无制动无油门的状态下，整车以−1 m/s2减速度减速，但此时只需要以−0.52 m/s2减速，因此，驾驶员需轻点油门维持预期的驾驶感，会导致整体减速过程扭矩/功率波动，导致总体回馈功率偏小，具体信号如图8所示。

表5 方案2和方案3再生电量对比

（2）驾驶员是否控制制动踏板。

如表6所示，对比方案1和方案2，由于方案2的回馈强度大于方案1，因此，在松油门回馈时，完全由VCU发送的松油门回馈扭矩及扭矩加载斜率决定电机的回馈方式。方案1的松油门回馈强度较小，需要制动回馈补充，虽然最终都是由电机回馈，但是回馈扭矩经过IPB分配后发送给VCU，VCU按照IPB系统标定的回馈扭矩及加载扭矩目标，经由零部件能力限扭后，发送给MCU，最终由电机回馈。由实验结果可知：二者的回馈扭矩目标一致，区别仅在于电机扭矩加载斜率。具体信号如图9所示。

表6 方案1和方案2再生电量对比

图9 50 km/h～35 km/h方案1与方案2对比图

以上为市区工况减速段三个方案的回收电量对比，下面对郊区工况进行验证，市郊工况示意图如图10所示。

图10 市郊循环特点

120 km/h～0 km/h减速段：以−0.69 m/s2、−1.04 m/s2、−1.39 m/s2减速度逐步减速，对电机轴端功率进行积分，可得出该段的再生电量如表7所示。

表7 120 km/h～0 km/h减速段不同方案再生电量对比

显然，能量回馈过程中电机扭矩若无加减波动时，可多回收电量，该阶段部分关键数据如图11所示。

图11 120 km/h～0 km/h回馈关键信号图

3 总结

本文分析了松油门/滑行能量回收策略方式对电耗的影响。在搭载IPB系统的车型上，在能量回收范围（0.3）内，可制动回收电能，充进电池包内。从松油门/滑行回馈强度和电机扭矩加载斜率两方面分析回馈电耗的差异，有以下结论。

（1）本实验证明，在当前整车软件版本下，更改松油门回馈方式会对整车的电能消耗量有所影响。

（2）在能量回收过程中，驾驶员应尽量避免频繁松踩油门/制动踏板，电机扭矩/功率应足够平稳，应避免频繁跳动。

（3）对电耗而言，能量回收时电机扭矩应尽快加载至目标扭矩，提升整体回收效率。

在车辆的调试匹配过程中，应综合考虑回馈舒适性、能耗、平顺性等因素，综合决定扭矩加载斜率，在其他性能影响不大的前提下，电机回馈扭矩的加载斜率应增大，从而降低整车能耗。

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The Influence of Coasting Feedback Style for PHEV’s Electricity Consumption

WANG Chunsheng, ZHAO Chen, PENG Bo

( Product Planning and New Auto Technologies Research Institute, BYD Auto Industry Company Limited,Shenzhen 518118, China )

New energy vehicles is one of the important parts for environment protection in the future, and the energy feedback technology can be a significant method to make new energy vehicles run efficiently. Energy feedback technology contains two ways, one is coasting, the other is braking feedback. During energy feedback, the mechanical energy can be translated to electric energy by motor, the energy is stored in the battery for further consumption. Based on plug in hybrid electric vehicle(PHEV), this article is focused on designing various coasting energy feedback methods, teststhe electricity consumption at new European driving cycle(NEDC), analyzes the differences among various coasting methods, and provides the direction for calibration.

Energy feedback;Electricity consumption;Control strategy; Plug in hybrid electric vehicle;Coasting feedback style

U469.72

A

1671-7988(2022)24-23-05

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10.16638/j.cnki.1671-7988.2022.024.004

王春生（1981—），男，高级工程师，研究方向为整车控制系统，E-mail:wang.chunsheng@byd.com。