为了降低石油等化石燃料的消耗以及解决环境污染问题，我国正在努力扩大电动汽车市场规模。电动汽车运行过程中使用更清洁的电能提供动力，不产生汽车尾气且行驶过程噪音低，已经逐渐成为了我国能源发展的重心之一。

制动能量回收技术是提高电动汽车行驶里程的重要手段，在电动汽车制动过程中电机的可逆作用会产生电能，将这部分电能进行回收再利用，可有效增加电动汽车的续驶里程。研究表明，通过回收再利用电动汽车制动能量，可以使车辆的行驶里程增加10%-30%，具有较高高的社会与经济意义。

制动能量回收系统示意图

1、制动能量回收系统工作原理

新能源汽车的制动能量回收系统，也被称为再生制动系统（Regenerative Braking System），可以将制动时产生的能量转化为电能并储存进行二次利用，增加汽车的续驶里程。

纯电动汽车的运行与制动是能量流向相反的两个过程，电动汽车能够回收制动能量的原理也在于此，即利用电动机也能作为发电机工作的特征，车辆通过电动机提供的反向制动力矩减速停车。

电动汽车正常行驶：储能系统向电机供电，电机处于电动运行状态。

电动汽车制动过程：可由电机提供一部分甚至全部的制动力，在保证汽车制动安全性的同时，回收一部分的动能储存在蓄电池中，以供再次利用，该过程也称为“制动运行状态”。

制动能量回收过程及原理：在车辆制动过程中，车辆的动能通过驱动装置传递到电机，带动电机运转。在驱动装置向电机提供力时，电机由于力的相互作用，向驱动装置提供反向力矩，从而车辆逐渐减速并停车。由于外部力驱动电机运转，电机处于发电状态，产生电能。将电机发出的电能存储到储能装置中，从而实现了电动汽车制动过程中动能向电能的转化。

2、制动能量回收系统构成

制动能量回收系统这对于改善汽车的能量利用效率、延长电动汽车的行驶里程具有重大意义，尤其是在较频繁制动与起动的城市工况运行条件可有效降低能量消耗量。

制动能量回收系统优点如下：

提高电动汽车的能量利用率，增加了电驱动车辆一次充电的续驶里程；

通过电机分担总制动力，减少了传统制动器的磨损，延长制动器使用寿命；

电机参与电动汽车动力学控制，控制方式灵活，提高安全性。

从整车层面分析，制动能量回收系统主要包括：驱动电机、电机控制器MCU、动力电池、电池管理系统、液压执行机构、制动控制器BCU、整车控制器VCU、变速器、差速器、车轮。

制动能量回收系统构成

3、制动能量回收系统能量转换方式及应用分析

制动能量回收主要是将机械能通过飞轮、蓄能器、弹簧、超级电容器、蓄电池、液压泵等储能元件转化为其它形式的能存储起来，在汽车再次起步或加速时使用把能量释放出来进行二次利用。

五种储能元件优缺点对比

新能源汽车的不同能量回收结构、能量转换方式、车型设计和工作要求，使其结构形式、应用方法也各不相同，能量回收效果也有很大差别。制动能量回收系统的能量转换方式主要有以下4种：

飞轮储能系统能量转换：飞轮制动时将能量储存到飞轮中，在辅助加速时释放出来。

液压储能系统能量转换：液压储能系统在下坡或者减速过程中将能量转换为液压能存储，在汽车辅助加速时，将液压能通过液压泵释放出来。

蓄电池储能方式能量转换：将汽车制动中的动能转为了电能储存起来，在汽车起动或者需要辅助加速时，再将储存的能量释放出来，是目前汽车公司普通采用的能量回收储能方式。

弹簧储能方式能量转换：汽车上坡或制动过程中使得弹簧形变，将能量转化为弹性势能，在汽车辅助加速时通过弹簧恢复形变释放出来。

4、制动能量回收控制策略

制动能量回收控制策略是制动能量回收技术的核心，策略在满足制动安全法规的要求下，解决前后轮上制动力的分配问题及电机制动力与机械制动力在驱动轴上的分配问题。一方面实现制动稳定性，另一方面改善再生制动控制效果，提高能量回收率。不同的控制策略对于制动能量的回收有着不同的效果，制动能量回收系统的研究都是基于控制策略的优化与拓展。

主流基本控制策略有4种：最优制动能量回收控制策略、理想制动力分配控制策略、制动力固定值分配控制策略以及并联制动能量回收控制策略。

（1）最优制动能量回收控制策略

在制动力矩足够且满足汽车的制动安全以及制动性能的前提下，以最高能量回收率回收能量，当制动需求较小即制动强度小于路面的附着系数时，制动全部由再生制动完成且保证制动安全性；当制动需求较高且制动力需求超过电机的再生制动力时，再生制动完全工作以提供最大再生制动力，剩余部分由液压制动完成以保证最大的能量回收率。由于制动安全法规 ECE的要求限制，只能将上限按照ECE安全法规来分配制动力。

最优制动能量回收控制策略图来源《新能源汽车再生制动控制策略研究综述》

（2）理想制动力分配控制策略

该策略基于理想制动力分配曲线，优先考虑制动安全性的制动力分配控制策略；以安全为主，在合理分配制动力的条件下尽可能提高回收能量。在低制动力需求时，由电机的再生制动单独提供制动力，制动需求逐渐提高后，再生制动无法满足制动需求，再生制动和液压制动共同工作。

理想制动力分配控制策略图来源《新能源汽车再生制动控制策略研究综述》

理想制动力分配控制策略符合理想制动分配曲线（I曲线），其优点是充分利用了路面的附着条件来提高能量回收效率且保证最短的制动距离，有较好的制动方向稳定性且保证了制动安全；缺点是该控制策略对于前后车轴的法向载荷和制动时所需要的制动力矩的动态监测有着较高的精确度，控制系统较为复杂，实现难度高。

（3）制动力固定值分配控制策略

该策略使汽车的前后轮制动力的分配（β曲线）和液压制动力分配保持一致，其优点是不会有明显的驾驶制动感变化且控制方法简单；缺点是制动的稳定性较差。

制动力固定比值分配控制策略图来源《新能源汽车再生制动控制策略研究综述》

（4）并联再生制动力分配控制策略

该策略是在原有液压制动的基础上加上再生制动，两者并联工作。以液压制动为主，再生制动辅助，当制动需求较小时，由前轴再生制动系统提供制动；当制动需求较大时，前轴液压制动提供固定制动力，再生制动力辅助满足总制动力要求；当需要紧急制动时，仅由液压制动提供制动力。优点是系统简单且安全性高，缺点是再生制动的效果不佳且无法回收足够的能量。

并联再生制动力分配控制策略图来源《新能源汽车再生制动控制策略研究综述》

（5）基于模糊控制的再生制动力控制策略

模糊逻辑控制是一种以经验为基础并将其转化为定性模糊的控制规则，其定义为“以模糊集合为理论、用模糊语言变量及模糊推理为基础的一类控制方法”。由于优秀的适应性、容错性以及鲁棒性，使得其较为适合作为新能源汽车的制动控制策略建模。

基于模糊控制的再生制动力控制策略来源《新能源汽车再生制动控制策略研究综述》

（6）基于神经网络的再生制动控制策略

该策略对于采用多层感知器人工神经网络（MLP-ANN）的电动车，根据前桥制动力分配曲线，采用4层前馈人工神经网络计算后桥再生制动力和机械制动力分配，可以提供具有各种行驶中回收能量时充电状态下再生和机械制动力的知识的训练数据表。

神经网络再生制动力控制策略来源《新能源汽车再生制动控制策略研究综述》

随着新材料和新技术的不断发展，必然推动着电动汽车的发展。电动汽车将来必然向智能化，网络化发展，汽车的稳定性，舒适性将更被重视，因而电动汽车能量回收必然向着智能化、提高舒适性、稳定性的方向发展。

---END---

	下载《红外热像在汽车研发中的案例与应用》



	 



	识别二维码直接下载