新能源汽车制动能量回收技术

新能源汽车（包括纯电动汽车、混合动力电动汽车以及燃料电池电动汽车）是汽车工业实现低碳、低排放的有效路径。相对于传统燃油汽车，新能源汽车除了具备效率高、排放少等优点外，制动时还可利用电机来实现制动能量回收，一定程度上降低了整车的能源消耗。如今新能源汽车越来越受到重视，全世界都在不断加大对新能源汽车技术开发的扶持。加快培育和发展新能源汽车产业，对于缓解能源和环境压力、推动汽车产业转型升级、培育新的经济增长点具有重要意义。
为了促进新能源汽车产业发展，本人带领项目组从“十五”开始对新能源汽车的制动能量回收技术展开研究，与中国汽车股份有限公司共同承担了国家973、863及国际科技合作等项目10余项，以及省部级项目10余项，建立了新能源汽车制动能量回收系统的模型在环仿真平台、硬件在环试验平台和整车道路试验平台。在开发过程中发现，关于如何提升制动能量回收效果以及如何在节能性、制动感觉和制动性能三方面取得平衡，目前国内尚无专著进行严谨、综合的探讨，这给从事新能源汽车技术开发的工程师带来很大困难。
鉴于此，在系统总结理论研究成果和工程技术经验的基础上，我们撰写了本书，对制动能量回收系统硬件及其应用软件技术进行了系统的论述，为实现新能源汽车制动能量回收系统自主创新提供参考和帮助。
特别需要说明的是，本书提出的系统架构、控制策略、控制算法等基本理论、方法和技术，不仅可以用于制动能量回收系统的开发，对防抱死系统、车身稳定性控制系统以及线控制动系统的开发也具有重要的参考价值。
在本书的撰写过程中，姚亮、王彦波、张永生、欧阳、蔡健伟、房永、李守卫、高有才、孙成伟、赵迪、高博、邬占、马堃、许炎武、常城、李会超等为制动能量回收系统技术的研究开发做出了重要贡献。中国汽车股份有限公司原技术中心主任李骏、原电动车部部长刘明辉及赵子亮、魏文若、杨钫等为此项技术的工程应用创造了非常好的条件，在此特别表示感谢。希望本书的出版能够为我国新能源汽车制动能量回收系统的原始创新、为新能源汽车技术和产业的发展尽微薄之力。
初亮

《新能源汽车制动能量回收技术》系统总结了作者团队多年来积累的技术研究成果和工程实践经验，对制动能量回收系统硬件及其应用软件技术进行了系统论述，为实现新能源汽车制动能量回收系统自主创新提供了参考和帮助；书中提炼的理论、方法和技术，不仅适用于新能源汽车制动能量回收系统，也是智能汽车线控制动系统共性技术研究的基础。
本书的主要内容包括制动能量回收技术概述、制动能量回收系统方案、制动执行部件机理分析、制动能量回收能力计算与制动意图识别算法、制动力分配与稳定性协调控制算法、制动压力控制算法、电机制动控制算法，以及制动能量回收技术测试评价方法。特别需要说明的是，本书提出的系统架构、控制策略、控制算法等基本理论、方法和技术，不仅可以用于制动能量回收系统的开发，对防抱死制动系统、车身稳定性控制系统以及线控制动系统的开发也具有重要的参考价值。
本书适合新能源汽车、传统燃油汽车工程技术人员参考阅读。

初亮，吉林大学汽车工程学院教授、博士生导师，主要从事新能源汽车驱动和制动理论及控制技术研究，包括制动能量回收技术、能量管理理论与工况自适应技术、分布式电驱动系统和制动系统一体化控制技术。
围绕上述关键技术开展研究20余年，曾承担国家973、863、国际科技合作等项目10余项，省部级项目20余项；获得发明专利30余项；发表研究论文200余篇。研究成果以完成人获得吉林省科学技术奖一等奖、中国汽车工业科技进步奖二等奖、科学技术进步奖二等奖、吉林省科学技术奖二等奖等奖励，并获得国务院特殊津贴、中国汽车工业优秀科技人才奖、通用汽车中国高校汽车领域创新人才一等奖、吉林省青年科技奖、吉林省创新拔尖人才层次人选等个人奖励和荣誉称号。

序
前言
第1章制动能量回收技术概述 / 001
1.1背景和意义 / 001
1.2制动能量回收系统的基本原理 / 003
1.3制动能量回收系统的评价指标 / 007
1.4制动能量回收系统的发展历程 / 008
1.5本书主要内容 / 016
参考文献 / 017
第2章制动能量回收系统方案 / 019
2.1制动能量回收系统硬件方案 / 019
2.1.1并联制动能量回收系统构型 / 019
2.1.2单轴解耦的串联制动能量回收系统构型 / 020
2.1.3全解耦的串联制动能量回收系统构型 / 032
2.1.4有限全解耦的串联制动能量回收系统构型 / 040
2.2制动能量回收系统软件方案 / 049
2.2.1系统功能架构 / 049
2.2.2控制器逻辑架构 / 050
参考文献 / 053
第3章制动执行部件机理分析 / 054
3.1踏板感觉模拟器 / 054
3.2电磁阀 / 056
3.2.1线性阀 / 057
3.2.2开关阀 / 065
3.3电机液压泵 / 067
3.4高压蓄能器 / 069
3.5电子机械助力装置 / 071
3.6低压蓄能器 / 073
3.7电动副主缸 / 075
参考文献 / 076
第4章制动能量回收能力计算与制动意图识别算法 / 078
4.1制动能量回收能力计算算法 / 078
4.2制动意图识别算法 / 081
4.2.1制动状态的识别 / 081
4.2.2需求制动力的计算 / 083
4.3传感器信号处理与监控 / 090
4.3.1传感器信号处理方法 / 090
4.3.2传感器信号监控方法 / 095
参考文献 / 098
第5章制动力分配与稳定性协调控制算法 / 100
5.1制动力分配算法 / 100
5.1.1制动力分配理论 / 101
5.1.2并联制动力分配算法 / 103
5.1.3串联制动力分配算法 / 105
5.2防抱死协调控制算法 / 114
5.2.1防抱死控制理论 / 114
5.2.2传统防抱死系统的工作特点 / 116
5.2.3防抱死协调控制算法 / 118
5.3车身稳定协调控制算法 / 120
5.3.1车身稳定控制理论 / 120
5.3.2车身稳定协调控制算法 / 120
参考文献 / 122
第6章制动压力控制算法 / 123
6.1压力控制需求 / 123
6.2阶梯压力控制算法 / 124
6.2.1控制逻辑 / 125
6.2.2控制状态的判断 / 126
6.2.3状态持续时间的确定 / 127
6.3线性压力控制算法 / 130
6.3.1控制逻辑 / 131
6.3.2压力变化率压差电流关系确定 / 131
6.3.3电流占空比关系确定 / 133
6.4溢流压力控制算法 / 134
6.5体积压力控制算法 / 137
6.6工作特点与适用范围 / 140
6.6.1工作特点 / 140
6.6.2适用范围 / 141
参考文献 / 143
第7章电机制动控制算法 / 144
7.1电机结构及工作原理 / 144
7.1.1永磁同步电机 / 144
7.1.2交流异步电机 / 145
7.2电机矢量控制原理 / 146
7.2.1坐标变换 / 146
7.2.2永磁同步电机矢量控制原理 / 148
7.2.3交流异步电机矢量控制原理 / 149
7.3电机制动原理 / 150
7.4电机制动控制算法 / 152
参考文献 / 155
第8章制动能量回收技术测试评价方法 / 156
8.1试验平台 / 156
8.1.1硬件在环试验平台 / 156
8.1.2实车试验平台 / 164
8.2测试评价案例 / 166
8.2.1节能性测试 / 166
8.2.2制动感觉测试 / 168
8.2.3制动性能测试 / 170
参考文献 / 174
附录缩略语表 / 175

《新能源汽车制动能量回收技术》系统总结了作者团队多年来积累的技术研究成果和工程实践经验，对制动能量回收系统硬件及其应用软件技术进行了系统论述，为实现新能源汽车制动能量回收系统自主创新提供了参考和帮助；书中提炼的理论、方法和技术，不仅适用于新能源汽车制动能量回收系统，也是智能汽车线控制动系统共性技术研究的基础。
本书的主要内容包括制动能量回收技术概述、制动能量回收系统方案、制动执行部件机理分析、制动能量回收能力计算与制动意图识别算法、制动力分配与稳定性协调控制算法、制动压力控制算法、电机制动控制算法，以及制动能量回收技术测试评价方法。特别需要说明的是，本书提出的系统架构、控制策略、控制算法等基本理论、方法和技术，不仅可以用于制动能量回收系统的开发，对防抱死制动系统、车身稳定性控制系统以及线控制动系统的开发也具有重要的参考价值。
本书适合新能源汽车、传统燃油汽车工程技术人员参考阅读。

初亮，吉林大学汽车工程学院教授、博士生导师，主要从事新能源汽车驱动和制动理论及控制技术研究，包括制动能量回收技术、能量管理理论与工况自适应技术、分布式电驱动系统和制动系统一体化控制技术。
围绕上述关键技术开展研究20余年，曾承担国家973、863、国际科技合作等项目10余项，省部级项目20余项；获得发明专利30余项；发表研究论文200余篇。研究成果以完成人获得吉林省科学技术奖一等奖、中国汽车工业科技进步奖二等奖、科学技术进步奖二等奖、吉林省科学技术奖二等奖等奖励，并获得国务院特殊津贴、中国汽车工业优秀科技人才奖、通用汽车中国高校汽车领域创新人才一等奖、吉林省青年科技奖、吉林省创新拔尖人才层次人选等个人奖励和荣誉称号。