本文简单分析了混合动力汽车制动能量回收的制约因素，并以某HEV车型为例，提出了适用的控制策略，并用Cruise完成了模型的搭建，分析了能量的再利用状况。研究表明，通过电动机来实现制动能量回收，可在一定程度上提高燃油经济性。

“制动能量回收”一般用于混合动力汽车（HEV）。根据储能元件的不同，制动能量回收有蓄电池型、超级电容型、储能飞轮型以及液压储能型等，同时结合起/发一体式的电动机来实现储能元件的能量存储和功率输出。本文以某款HEV车型为例，对其制动能量回收策略进行分析。

再生制动控制策略

1.制动过程能量转换

汽车在平路上以初始车速减速至停止的过程中，因滚动阻力和空气阻力相比制动力很小，可以忽略，故其能量转换关系为：

式中，m为汽车质量，v为车速，W为制动力所做的功。

制动力一般由机械摩擦制动力和电动机再生制动力两部分组成，摩擦制动力所做的功无法利用，只有再生制动力所做的功才能被利用。

2.制动能量回收的制约因素

制动能量回收系统回收能量多少，受诸多因素制约。

（1）在制动过程中，只有由电动机驱动的驱动轮上的制动能量，才能输送到储能器，从而实现回收；而非驱动轮上的制动能量无法回收。

（2）制动能量的回收取决于储能器的荷电状态SOC，若制动时SOC很高，为保护储能器，不进行制动能量回收。

（3）受到储能器充电能力的限制，回收电流和功率不能超过储能器的最大允许充电电流和充电功率。

（4）受电动机发电能力的限制，电动机制动产生的最大制动转矩不能超过当时转速和功率下电动机发电能力，当制动强度大时，电动机再生制动往往不能满足制动要求。

（5）受到地面附着能力的限制，需合理的分配整车前、后轮制动力，以保证整车制动稳定性。

因此，如何协调控制电动机再生制动力和摩擦制动力之间，整车前、后轮制动力之间的比例关系，将是制动能量回收系统的关键。本文研究车型为四驱，这里只考虑电动机再生制动力和摩擦制动力的分配关系，设计的制动分配因子满足路面附着要求。

3.某HEV制动能量回收的实际策略

车辆制动有三种方式：再生制动，常规制动，再生制动和常规制动联合。无论哪一种方式，驾驶员需求的制动力是一定的。车辆减速度作为再生制动和传统制动分配的限制条件之一，当减速度较大时，考虑安全性能，优先使用传统制动，随着减速度的减小，再生制动的比例逐渐增加（见图1-a）。

车速也是影响再生制动和常规制动的分配因素之一，考虑电动机的工作稳定性，车速很低时，优先使用传统制动，随着车速的增大，再生制动的比例逐渐增加（见图1-b）。

SOC也会影响再生制动和常规制动的分配，考虑储能元件的实时储能能力，SOC值很高时不再进行充电，SOC值越小，再生制动的比例逐渐增加（见图1-c）。

总之，再生制动和常规制动的分配由车辆减速度、车速和SOC共同决定，电动机发电能力的限制在计算过程中考虑。

基于Cruise的再生制动系统模型搭建

1．不带控制策略的HEV模型搭建

应用整车动力性、经济性仿真分析软件Cruise，根据其模块化的建模思想，在DCT配置车辆模型基础上，在发动机和DCT变速器之间增加电动机部件（Electric Machine）、电池部件（Battery H）、离合器部件（Clutch 0）和附件损失部件（Electrical Consumer），其它部件基本无变化。输入各部件参数，含电动机等关键零部件的技术参数（整车整备质量1600kg，轴距2640mm，电动机峰值功率20kW，电池最大容量1.5kWh，充电峰值功率18kW/10s，放电峰值功率28kW/10s），从而获得不带混合动力控制策略的HEV模型（见图2），但此时的模型是不能进行计算的。

2．带控制策略的HEV模型

根据HEV特点，设计混合动力控制策略如图3，各子策略包含制动力能量回收模块均以C语言来实现。再生制动和常规制动的分配影响因子与加速度、车速和SOC的关系则使用MAP来定义。

当车辆满足制动能量回收条件时，按下式计算获得电动机处于发电动机模式时的工作转矩。

3.整车性能分析

图4表征了NEDC循环过程中的制动能量回收状况，电动机转矩为负时进行了能量回收，大部分工况是车辆减速制动的过程，还有小部分工况是等速行驶时车辆处于混合动力其他模式下的能量回收的过程，电池的SOC在制动过程中有明显增加。

结语

通过电动机来实现制动能量回收，可在一定程度上提高燃油经济性，本文HEV车型NEDC下的燃油经济性优化了5.5%左右。同时，结合快怠速和起停技术，相比传统车辆油耗优化10%以上。