再生制动中牵引/制动能量与燃油消耗的研究

项党
上海汽车集团股份有限公司技术中心

【摘要】研究混合动力汽车的再生制动系统的节能原理，给出牵引能量和制动能量的方程式，通过对上海驾驶规程的仿真，得出牵引/制动能量与车辆质量的关系：着重研究再生制动系统中的燃油消耗，给出再生制动的燃油消耗方程，针对4种典型驾驶规程，量化再生效率对燃油消耗的影响。

关键词：再生制动 牵引/制动能量 燃油消耗 汽车

0 引言

再生制动，是指车辆减速或制动时，将其一部分动能转化为其他形式的能量储存起来，以备驱动时使用的过程。再生制动对混合动力汽车的燃油经济性、排放性和行驶安全性都有直接影响，可有效地降低整车的燃油消耗和污染物的排放。

本文选取典型的美国、欧洲、日本、中国上海驾驶规程用于研究。每个区域的驾驶规程各异，代表当地驾驶特点和交通状况。对再生制动的研究依赖于这些规程以及车辆重量、轮胎滚动阻力和空气阻力等参数。

1 车辆驾驶状态的分析

混合动力汽车的动力总成系统包含一个能量存储设备，可瞬时分离车辆动力推进机构，这使得各种燃油节省措施成为可能，例如，在制动和怠速中切断发动机燃油。该存储设备为再生制动的基础。

制动即为在减速时抵消车辆的一部分动能。传统制动力是自然摩擦力，动能被白白浪费；而再生制动，用于制动的阻力来自于驱动能量转换器。因此，一部分制动能量被转化储存，为后续所利用。在传统动力总成系统中，所有的能量均来自于发动机，而在具有再生制动能力的动力系统中，一部分能量可来自于能量存储设备的可循环功能，因此，直接且必须由动力机构提供的牵引力减少了。再生制动系统的目的是恢复和再循环尽可能多的制动能量用于提供有效的车辆行驶动力。

典型的驾驶规程可以分解为3种典型模式：动力行驶、制动和怠速状态。不考虑再生制动因素，驾驶的牵引燃油消耗由一个驾驶规程下驱动汽车所需要的牵引能量以及动力总成系统的传动效率所决定。

4 结语

本文量化了混合动力车的再生制动系统的牵引/制动能量与燃油消耗。在国内首次针对上海驾驶规程，研究牵引/制动能量与车辆质量的线性关系，给出相关方程式及参数，并分析了若干参数的相互关系。针对再生制动燃油消耗，首次基于国际国内典型驾驶规程量化再生制动效率对燃油消耗的影响。通过计算机仿真，量化验证了再生制动系统对燃油消耗的显著节省，对今后混合动力再生系统的深入研究具有一定的借鉴意义。