主持人(孙立清)：下面有请清华大学博士生导师张俊智教授，做“制动能量回馈与电驱动车辆整车动力学控制”的报告。制动能量回馈和电驱动整车动力学控制是现在整车技术关键技术。清华大学张教授是我国车用控制系统电动车辆设计控制方面学术带头人，长期从事制动能量回馈与电驱动车辆整车动力学控制，在混合动力变速器设计与控制，还有混合动力电动汽车能量管理与控制，混合动力电动汽车匹配设计，混合动力系统的实验技术等相关领域，做了大量的研究和开发工作。主持和参加了多项国家和国际重大科技项目，担任国际电动汽车会议程序委员会委员和分主席，国家节能与新能源863项目规划组专家，电动汽车产业技术创新联盟理事，北京市新能源联席会议技术专家，中国终端能效项目设计专家，央企电动产业联盟咨询专家，国家“十一五”、863计划、节能与新能源汽车重大项目规划组专家。
下面有请张俊智教授给大家做报告。大家欢迎！
清华大学博士生导师张俊智教授张俊智：各位专家，各位同仁，大家下午好！
刚才Frank教授是介绍了一种战略，就是基于可再生能源发电、可再生生物燃料这么一个大环境下，发电和混合动力是终极解决方法，他讲的战略是多元化的，讲了产品在市场上表现也应该是多元化的。下面我介绍一下具体的技术，基于这么多年的工作，介绍一下制动能量回收与电动汽车整车动力学控制，四方面内容：1，背景与发展；2，能量回馈式制动防抱死系统的研发与测试实际应用情况；3，制动能量回收系统的性能评价，现在业内都有一些争议；4，下一步是结果。
背景，大家在座都是与车相关的，无论乘用车和客车，在城区里运行的时候，制动过程之中消耗的能量占车辆40%到50%，所以制动能量回收是最有效的一种整车的节能技术。大部分原来传统汽车没有办法实现这个技术，各种各样电动汽车具备了这个技术。但是对于车来说不能随便增加制动力，增加一个制动力，需要与原来的制动系统进行集成化的设计和控制，制动能量回收既是简单也是安全的技术。
简单来讲，现在产品形态上有两种，一种是叠加式的，国内主要的各种各样的电动汽车采取的一种制动能量方案，把电机制动能量回收功能叠加式传统机械制动系统上，液压制动系统和气压制动系统叠加。这种方案目前比较容易，当然也有一些先天性的缺陷，制动能量回收的效率有一定的限制，另外更重要的是改变了制动一些感觉，最重要的如果处理不好的话，在极端的制动情况下，会引发整车制动安全性问题。
右边是协调式，回馈制动功能需要与原来的机械制动系统进行集中化设计和控制。刚才说的那些问题和潜在风险都可以避免，这也是现在整个国际上各种各样的电动汽车制动能量回收技术发展的方向。这是和原来的制动系统关系。另外就是收加速踏板回馈，踩制动踏板回馈两种。这个不详细展开介绍了。
结合一些典型的车型给大家介绍一下。
Prius，1997年推出来的时候，大家关注它的混合动力系统，它推出混合动力，给全世界制动能量回收树立了新理念，开始大家没有意识到。它的制动能量回收系统基于高端电子液压系统EHB，我们叫柔性制动和线性制动，基于高端液压系统实施制动能量回收，所以它的能量回收的这种潜力，包括整车动力学控制的效果，应该是直到现在仍然是最先进的。
Leaf，它的制动能量回收系统，与日立公司一起合作开发，采取新的思路，它的液压制动系统是ESP，主要特色是发挥日立电机方面独特技术和产业化优势，液压主缸上集成电机实现集成化设计，从潜力上来看，它的回收效果比Prius方案低一些，因为Prius是在混合动力车上应用，如果在纯电动车上应用回收效率比Leaf好。
Volt，TRW公司开发的制动能量回收系统，基本上也是基于ESP液压控制基础，借鉴一些EHB，有一个高压蓄能器。
上述介绍三个典型产品大家比较熟悉，基本思路就是不改变原有车的驾驶习惯，收加速踏板式回馈减少泵机损失的一种功能，主要的制动能量回收靠和原有的制动系统集成化设计和控制。最下面的比如宝马迷你E与特斯拉S有一些比较大的变化，比较多地应用收加速踏板。这样会改变原有的汽车建立起来的一种加速习惯，但是也是可以。比如你的第一辆车就是迷你E和特斯拉也无所谓，如果你成天在传统车辆和这些新的电动汽车之间来回调换开可能有一些问题。没有太多时间展开来介绍，以现在典型的各种各样的电动汽车制动能量回收系统为例，给大家介绍一些方案。
下面就是具体的技术，这个工作清华牵头，主要和制动系统发生关系，所以主要依托于国内著名的知名液压IBS汽车企业浙江亚太，以及气压IBS的企业科密进行合作。在轿车上合作的企业是上汽、北汽，客车是福田、宇通。
这两幅展示了一些研发项目工作。先以液压制动系统为例，基于国内技术和产业化现状，以IBS基础上来做，基于业态ESP，国内没有批量化功能。所以在成熟的IBS基础上，与原来的液压IBS系统进行集中控制。右下图展示的就是针对电动汽车的需求，重新开发出来的液压系统。实际系统做出来之后，需要确定控制的算法。比如这个图展示的就是随着制动踏板开动的变化，前后轴的液压制动力和前轴前驱回馈制动力应该有什么样的配合关系，这是基于制动踏板定义。在各种各样制动强度下需要进行实验，前控制动，中控制动，在制动踏板不断变化情况下，主要看这种情况下后轴液压制动力和前轴回馈制动力能够协调配合。刚才讲的基于制动踏板定义的这种方法。
基于收加速踏板也要定义，怎么回收，实际产品开发过程当中，需要注意的一个问题，收加速踏板的回馈和踩自动踏板的回馈，它们之间应该怎么样来衔接的问题。这是长远需要重点注意的问题。这是一些仔细分析，实际控制器开发、一些测试，这是装车的一些情况，刚才说的奇瑞、北汽这些车上装车，正常行驶过程当中，看看回馈制动力和摩擦制动力能够协调工作，开车的过程之中，在整车的制动状态切换之中，我们的车有没有意外的一些冲击。更重要的就是因为改变了原来的液压制动管路，处理不好的时候，原来我们踩制动的时候，原来只是IBS工作的时候，我们的制动踏板才能感觉到冲击。现在因为正常的制动过程之中，已经调节了总装制动压力，正常车辆行驶过程当中，如果处理不好，就会感受到IBS体征效果。这是备用系统。这些进行一些实际的设计和调试工作。
以北汽的车为例，基于北京城区的工况，最高车速50公里，制动能量回收给整车能耗改善贡献24%，幅度相当大。一般来说，国内现在普遍采用叠加式就是百分之十几。节电的效果基本上就会翻倍。这是基于轿车。是正常的。因为是制动系统，能量回收有一个基础和边界。回馈制度加进去之后，极端形势状态下，不能对整车制动安全造成影响。比较典型的实验是什么？一开始在正常的路面上行驶，回馈制动，车辆要抱死，正常电机回馈制动，切换到原来液压IBS，切换时间能否非常迅速，确保整车的安全。大家是否听过Prius美国的招回门，类似特殊工况没有处理，需要大量标定。客车无非把液压制动改变气压制动，基本思路是一样的，不详细介绍了。这是福田、上汽、宇通的一些车的照片。这是实际测试的结果，也是基于城市公交循环，在福田纯电动车能耗改善贡献率将近24%。切换极端路面能否保证安全。
制动能量回收系统性能评价，有不同说法，主要涉及到四个方面，首先是安全，是否能够按照舒适、安全，不管车上装了什么样的制动系统，都得满足已有国际国内或者行业的制动安全性法规，不详细展开介绍了。舒适性主要涉及到两个方面，第一个方面就是刚才提到的，因为车有不同的制动状态，以前我们研究混合驱动的时候，有不同的这种驱动状态，现在制动的时候，有不同的制动状态。不同的制动状态切换的过程之中，车不能有意外冲击。相当于制动过程当中的冲击度。大家容易理解。制动踏板的波动度，车的制动状态在变化的时候，我的脚踩到制动踏板上，不应该感觉到意外的一些发生。这都有相应的一些评价方法。耐久性，为什么讲耐久性？因为原来大家都知道，我们的IBS、ESP基本上整个产品设计周期是不工作的，在我们整个开车的过程之中，只是偶尔有那么几次工作一下，但是现在整个液压控制系统的一些阀件、执行机构，它的工作变成常态了，它的工况、工作负荷就有很大的一些变化。所以形式上看见一样零部件，工况要求发生变化，能否满足新的要求，所以耐久性的测试是必备的。能量经济性，大家经常会听到一些指标，制动能量回收效率50%、60%，大家搞不清楚，谁家的效果到底怎么样。对于能量经济性的评价，现在到目前为止，仍然没有统一的规范化的说法。但是我们需要积淀上进行理解，站在系统的层面上，制动能量回收过程，从它的物理本质就是发电过程，大家都清楚，对于发电过程来说就有发电效率，发电效率大家都知道，就是固定的，输入系统就是车的动能，输出就是电机发出的电，这就是一个系统的发电效率。我们懂机车的人，只要把发电效率和概念维持不变，结合汽车的理论知识，自然就出来多少是多少。一般来说比较大，因为实际上考察主要就是电机本身的发电效率，是在车的运行工况下发电效率，一般比较高，60%、70%、80%都可以，电机本身发电效率比较高，有的在高效区，有的在低效区，由于电机工况。对于车辆来说更重要的是什么？制动能量回收之后，对于整车能耗改善到底多少？这是对于搞车的人来说最想了解，原来没有制动能量回收功能，现在有了这个功能之后，原来百公里耗20度电，现在百公里能耗多少，这是最直接的，也有相应的技术方法，时间关系不展开介绍了。
基本思路有了之后，这些表达方式，针对不同的车型，纯电动车有纯电动车技术上测试方法，混合动力车有混合动力车的测试方法，这都需要基本思路一致情况下，针对不同的车型进行具体的确立。
下一步计划，主要针对国内现状来讲，一开始讲到国外的一些典型车系，能够看到，国外的传统的制动控制技术比较先进，还有高的一个平台，我们国家自主这一块比较欠缺，结合我们的实际，计划开展三个方面的工作，国家也有一些部署。
第一个方面，能量回馈式制动系统，到目前为止，实际上能量回馈式自动防抱死系统，对于客车来说产品技术公关已经结束了，怎么样进行产业化问题。但是对于轿车来说，大批量产业化应用过程当中，还需要有一些问题进行攻克，主要攻克产业化过程当中性能一致性问题。第一方面国家也有部署，后一阶段主要针对轿车，能量回馈式、液压制动式防抱死系统，怎么样能够大批量应用。
第二个方面，通过开始的介绍也能看到，现在国外主要的这种能量回馈式的制动控制系统，大部分基于ESP，传统乘用车ESP变成有效配置。将来国产各种各样的电动乘用车竞争力、客户需求角度来看，需要在ESP平台上开发能量回馈式的液压制动控制系统。这个从我们下一步产业化公关角度来看，这是一个重点。
第三个方面，将来的展望，我们现在不论怎么做，都是一种更熟式方面，只要采用液压法，我们做的东西本质上很难超越国外产品，因为技术路线、传统东西基础不出国外，怎么做很难超越。能不能有全新的思路，为什么非得用液压法，能不能有一些新的探索，这只是思路，这些还没有进入产业化阶段，现在也是作为学校，我们这个团队面向未来的，能不能有一些颠覆性的思考。这个只能在遥远的未来来应用，十年之后，还是二十年之后，一下两下很难说清楚，我的报告就到这。谢谢。
