AUTO TIME
2020/12Vehicle engineering and technology 丨车辆工程与技术
131车时代
平均燃料消耗量将从2016年的6.7L/100km 降至2020年的5L/100km。因此，汽车生产商正通过轻量化、电气化等技术来提升燃油经济性，但2020年已经接近尾声，部分车型燃料消耗水平已经得到较大的提升，但是大部分车型距2020年的平均燃料消耗标准还有一定差距，节能减排任重道远。
根据最新研究，在轿车、SUV、SPV 上应用全部现有传统能源车主要节能技术后，轿车最低达到5.2L/100km，SUV、SPV 最低达到6.0L/100km，依然无法达到节能最低标准。其根本原因是现有的汽车电力系统电压较低，受到电流大小的限制，很难达到更好的节油效果。相对于12V 系统在节能的欠缺，电压较高的48V 汽车电气系统可以很好的弥补。因此，许多大型汽车企业开始在自己的传统汽车搭载48V 电力系统。欧洲市场在德国汽车制造商的引导下，以48V 电动发电机取代12V 交流发电机，已经有奥迪（Audi）、宝马（BMW）、梅赛德斯奔驰（M-Benz）、保时捷（Porsche）、大众（VW）等公司在乘用车上搭载48V 电气系统。在我国，汽车行业发动机技术和轻量化技术相对落后，为了满足2020年新车油耗5L/百公里的目标，长安、长城、奇瑞、江淮、五菱、江铃福特、吉利等大型汽车企业也在自己部分车型上搭载48V 电气系统。[1]
1.48V 微混系统的可行性方案
48V 微混系统节能效果比较突出，但是在我国发展的时间短，技术尚不成熟，零部件配套供应体系不健全。在12V 系统中，怠速启停技术节油效果欠佳，制动回收的能量更是有限，很难达到2020油耗目标值的要求，如果全面升级48V 系统虽能提高节能效果，但是成本高昂，技术周期长。一方面需要克服12V
系统对节能技术的制约，另一方面需要减少48V 系统对整车的改造，降低成本，比较可行的方案是采用“12+48V”电源网络。[2-3]
图1“12+48V”系统原理示意图
“12+48V”电气系统原理示意图如上图1所示，其同时具备12V 和48V 电源网络，两个系统通过DC-DC 转换器进行电压转换。其中怠速启停和制动能量回收系统接入48V 的电
对整车结构改动较小，成本较低，同时还能通过48V 电源网络进一步提高怠速启停和制动回收系统的节能效果。
2.制动能量回收的基本原理
在正常的制动中，单纯的能量回收制动无法提供足够的制动力矩实现汽车减速，不能够只采用单纯的能量回收制动系统，传统的机械制动系统仍然需要保留，特别是在紧急制动时候，需要传统的机械制动系统来保证汽车制动的安全性。因此，现在的制动能量回收系统最少由两部分组成：电机能量回收制动部分和传统液压摩擦制动部分，可以视为机电复合式制动系统，其中液压制动系统采用双回路液压制动，保证制动系统的安全性。
在满足了正常制动需求以后，驾驶员踩下制动踏板以后，控制单元根据制动信号判断制动强度信息，并
结合车速信号、电机的最大制动力矩、电池的最大充电功率、以及当前的蓄电池电量信号等因素，根据设定的控制策略，对前后轴的机械制动力及电机的制动力进行分配，通过电机液压复合制动系统实现制动，其中电机的制动过程即完成能量回收的过程。
在电机参与的制动过程中，接通电机M 两端充电电路，此时电机没有驱动车辆，是被车轮经过反向传动带着转动，从而产生制动感应电流I 3和制动感应电动势E。当制动开关K 断开，感应电动势E 大于蓄电池两端的电压U 2时，对蓄电池充电。
图2制动能量回收原理图
3.制动能量回收系统控制策略
制动能量回收控制策略的核心就是制动力的分配问题，目前分配控制策略比较多，结合目前我国的48V 微混系统的发展，比较实际的是并连制动能量回收策略，并联制动能量回收分配控制策略要求保留原有的机械制动系统，并联接入能量回收制动系统，两套制动系统的制动力是沿两条线路传递，可以叠加，但互不干扰。以早期丰田普锐斯轻混为例，前轮可以由液压制动和能量回收制动系统共同提供制动力，后轮则只由液压制动系统提供制动力。并联再生制动力分配控制策略的优点是不需要改变汽车原有的传统制动系统，只是附加一套再生制动系统，结构简单，即使再生制动系统失效，也能够由液压制动系统来完成制动过程，安全性可靠，实施起来比较方便
在制动强度较小时，仅由再生制动电机为前轮提供制动力，后轮不提供制动力，随着制动强度的增大，机械摩擦
2020/12
车辆工程与技术丨Vehicle engineering and technology
132车时代AUTO TIME （上接第130页）减少，产生这种现象的原因同样是因为喷油压力的提高，改善了燃油的雾化质量，被喷射的燃油液滴更加细小均匀，混合气的充分混合，燃烧更加充分，，而且排气温度的升高也可以促使CO 氧化后生成CO2，也会降低CO 的生成。
3 结论
通过在一台高压共轨柴油机上燃用F-T 柴油，并改变其喷油压力，可以总结出如下结论。
喷油压力提高后，高压共轨柴油机燃用F-T 柴油的经济性先升高后降低，NOX 排放稍有增加，碳烟和CO 排放量大幅度降低，HC 排放先大幅降低后小幅增长，但总体以减小为主。
参考文献：
[1]王铁，石晋宏，刘磊.增压中冷柴油机燃用F-T 柴油的燃烧、振动和噪声特性[J].汽车安全与节能学报，2014(1)：91-96.
[2]黄勇成，王尚学，周龙保.F-T 柴油对直喷式柴油机燃烧和排放的影响[J].内燃机工程，2007，28(2)：19-23.
[3]乔靖，王铁，杨甜甜，等. F-T 柴油/乙醇混合燃料的燃烧及排放特性[J].科学技术与工程，2017,17（19）：152-
156.
[4]王俊席，杨林，肖文雍，等. GD-1燃油喷射系统喷油参数对发动机性能的影响[J]. 内燃机工程，2004，25(2)：28-31.
[5]黄毅，肖文雍，唐永良等. GD—1高压共轨电控柴油机起动控制的试验研究[J]. 车用发动机，2004(2):24-27.
[6]王平，宋希庚，薛冬新等.高压共轨电控直喷式柴油机喷油规律和放热规律对燃烧噪声的影响[J].燃烧科学与技术，2008，14(5)：406-411.
[7]Johnson J, Berlowitz P, Ryan D, Wittenbrink R. et al. Emissions from Fischer-Tropsch Diesel Fuels[C].SAE Technical Paper ,2001(01),3518.
基金项目：山西省煤基重点科技攻关项目（MJ2014-14）第一作者、*通信作者简介：乔靖（1992—），男，硕 士，助 教。研究方向：车用清洁代用燃料。E-mail：********************。
作者简介：乔靖（1992.9-）男，汉，山西太原人，硕士，助 教，研究方向：车用清洁代用燃料。
制动系统开始参与制动力的分配，这个时候和传统汽车的机械制动系统一样，前轴的摩擦制动力与电机能量回收制动按照固定的比值来分配，达到驾驶员所需的制动强度意图。当为紧急制动时候，制动强度较大，为了保证制动的安全性，能量回收制动系统会退出制动过程，全部由机械摩擦制动系统来承担。制动能量回收系统控制逻辑见下图3。
图3制动力分配控制策略
4.制动策略的仿真验证
在上述制动力分配控制策略下，根据车辆制动阶段能量的流动过程，在Simulink 软件中搭建仿真模型，对制动力分配控制策略进行验证，仿真模型见图
4。发动机启停技术
图4能量回收仿真模型
仿真车型采用早期的丰田普锐斯轻混为原型，在小制动强度Z=0.2情况下，针对30km/h、,60km/h、90km/h 三种典型车速进行制动仿真，观察能量回收情况，见图5，其结果是能量回收率在10%-15%之间，如果将这一部分能量用于耗油的怠速状态以及一些大功率电器中，将会为轿车的节能效果再提升一个台阶。
图5能量回收仿真结果
参考文献：
[1]于寅虎.2015年汽车电子最新技术与市场动态[J].电子技术应用，2015，（2）：9-10.
[2]Henning M.Hauenstein.总成架构的演变---失败的42V 电池总成与成功的48V电源总线[J].电子产品世
界，2013，（11）：28-31.
[3]周夏威，朱昌吉，曲大为.基于ADVISOR 的 汽车48V 动力系统仿真及特性分析[J].科学技术与工程，2014，14(27)：283-285，290
[4]忻文.48V 汽车电子电气系统构架的未来[J].汽车与配件，2014，（20）：28-30
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