為了降低石油等化石燃料的消耗以及解決環(huán)境污染問題，我國正在努力擴大電動汽車市場規(guī)模。電動汽車運行過程中使用更清潔的電能提供動力，不產(chǎn)生汽車尾氣且行駛過程噪音低，已經(jīng)逐漸成為了我國能源發(fā)展的重心之一。

制動能量回收技術是提高電動汽車行駛里程的重要手段，在電動汽車制動過程中電機的可逆作用會產(chǎn)生電能，將這部分電能進行回收再利用，可有效增加電動汽車的續(xù)駛里程。研究表明，通過回收再利用電動汽車制動能量，可以使車輛的行駛里程增加10%-30%，具有較高高的社會與經(jīng)濟意義。

制動能量回收系統(tǒng)示意圖

1、制動能量回收系統(tǒng)工作原理

新能源汽車的制動能量回收系統(tǒng)，也被稱為再生制動系統(tǒng)（Regenerative Braking System），可以將制動時產(chǎn)生的能量轉化為電能并儲存進行二次利用，增加汽車的續(xù)駛里程。

純電動汽車的運行與制動是能量流向相反的兩個過程，電動汽車能夠回收制動能量的原理也在于此，即利用電動機也能作為發(fā)電機工作的特征，車輛通過電動機提供的反向制動力矩減速停車。

電動汽車正常行駛：儲能系統(tǒng)向電機供電，電機處于電動運行狀態(tài)。

電動汽車制動過程：可由電機提供一部分甚至全部的制動力，在保證汽車制動安全性的同時，回收一部分的動能儲存在蓄電池中，以供再次利用，該過程也稱為“制動運行狀態(tài)”。

制動能量回收過程及原理：在車輛制動過程中，車輛的動能通過驅動裝置傳遞到電機，帶動電機運轉。在驅動裝置向電機提供力時，電機由于力的相互作用，向驅動裝置提供反向力矩，從而車輛逐漸減速并停車。由于外部力驅動電機運轉，電機處于發(fā)電狀態(tài)，產(chǎn)生電能。將電機發(fā)出的電能存儲到儲能裝置中，從而實現(xiàn)了電動汽車制動過程中動能向電能的轉化。

2、制動能量回收系統(tǒng)構成

制動能量回收系統(tǒng)這對于改善汽車的能量利用效率、延長電動汽車的行駛里程具有重大意義，尤其是在較頻繁制動與起動的城市工況運行條件可有效降低能量消耗量。

制動能量回收系統(tǒng)優(yōu)點如下：

提高電動汽車的能量利用率，增加了電驅動車輛一次充電的續(xù)駛里程；

通過電機分擔總制動力，減少了傳統(tǒng)制動器的磨損，延長制動器使用壽命；

電機參與電動汽車動力學控制，控制方式靈活，提高安全性。

從整車層面分析，制動能量回收系統(tǒng)主要包括：驅動電機、電機控制器MCU、動力電池、電池管理系統(tǒng)、液壓執(zhí)行機構、制動控制器BCU、整車控制器VCU、變速器、差速器、車輪。

制動能量回收系統(tǒng)構成

3、制動能量回收系統(tǒng)能量轉換方式及應用分析

制動能量回收主要是將機械能通過飛輪、蓄能器、彈簧、超級電容器、蓄電池、液壓泵等儲能元件轉化為其它形式的能存儲起來，在汽車再次起步或加速時使用把能量釋放出來進行二次利用。

五種儲能元件優(yōu)缺點對比

新能源汽車的不同能量回收結構、能量轉換方式、車型設計和工作要求，使其結構形式、應用方法也各不相同，能量回收效果也有很大差別。制動能量回收系統(tǒng)的能量轉換方式主要有以下4種：

飛輪儲能系統(tǒng)能量轉換：飛輪制動時將能量儲存到飛輪中，在輔助加速時釋放出來。

液壓儲能系統(tǒng)能量轉換：液壓儲能系統(tǒng)在下坡或者減速過程中將能量轉換為液壓能存儲，在汽車輔助加速時，將液壓能通過液壓泵釋放出來。

蓄電池儲能方式能量轉換：將汽車制動中的動能轉為了電能儲存起來，在汽車起動或者需要輔助加速時，再將儲存的能量釋放出來，是目前汽車公司普通采用的能量回收儲能方式。

彈簧儲能方式能量轉換：汽車上坡或制動過程中使得彈簧形變，將能量轉化為彈性勢能，在汽車輔助加速時通過彈簧恢復形變釋放出來。

4、制動能量回收控制策略

制動能量回收控制策略是制動能量回收技術的核心，策略在滿足制動安全法規(guī)的要求下，解決前后輪上制動力的分配問題及電機制動力與機械制動力在驅動軸上的分配問題。一方面實現(xiàn)制動穩(wěn)定性，另一方面改善再生制動控制效果，提高能量回收率。不同的控制策略對于制動能量的回收有著不同的效果，制動能量回收系統(tǒng)的研究都是基于控制策略的優(yōu)化與拓展。

主流基本控制策略有4種：最優(yōu)制動能量回收控制策略、理想制動力分配控制策略、制動力固定值分配控制策略以及并聯(lián)制動能量回收控制策略。

（1）最優(yōu)制動能量回收控制策略

在制動力矩足夠且滿足汽車的制動安全以及制動性能的前提下，以最高能量回收率回收能量，當制動需求較小即制動強度小于路面的附著系數(shù)時，制動全部由再生制動完成且保證制動安全性；當制動需求較高且制動力需求超過電機的再生制動力時，再生制動完全工作以提供最大再生制動力，剩余部分由液壓制動完成以保證最大的能量回收率。由于制動安全法規(guī) ECE的要求限制，只能將上限按照ECE安全法規(guī)來分配制動力。

最優(yōu)制動能量回收控制策略圖來源《新能源汽車再生制動控制策略研究綜述》

（2）理想制動力分配控制策略

該策略基于理想制動力分配曲線，優(yōu)先考慮制動安全性的制動力分配控制策略；以安全為主，在合理分配制動力的條件下盡可能提高回收能量。在低制動力需求時，由電機的再生制動單獨提供制動力，制動需求逐漸提高后，再生制動無法滿足制動需求，再生制動和液壓制動共同工作。

理想制動力分配控制策略圖來源《新能源汽車再生制動控制策略研究綜述》

理想制動力分配控制策略符合理想制動分配曲線（I曲線），其優(yōu)點是充分利用了路面的附著條件來提高能量回收效率且保證最短的制動距離，有較好的制動方向穩(wěn)定性且保證了制動安全；缺點是該控制策略對于前后車軸的法向載荷和制動時所需要的制動力矩的動態(tài)監(jiān)測有著較高的精確度，控制系統(tǒng)較為復雜，實現(xiàn)難度高。

（3）制動力固定值分配控制策略

該策略使汽車的前后輪制動力的分配（β曲線）和液壓制動力分配保持一致，其優(yōu)點是不會有明顯的駕駛制動感變化且控制方法簡單；缺點是制動的穩(wěn)定性較差。

制動力固定比值分配控制策略圖來源《新能源汽車再生制動控制策略研究綜述》

（4）并聯(lián)再生制動力分配控制策略

該策略是在原有液壓制動的基礎上加上再生制動，兩者并聯(lián)工作。以液壓制動為主，再生制動輔助，當制動需求較小時，由前軸再生制動系統(tǒng)提供制動；當制動需求較大時，前軸液壓制動提供固定制動力，再生制動力輔助滿足總制動力要求；當需要緊急制動時，僅由液壓制動提供制動力。優(yōu)點是系統(tǒng)簡單且安全性高，缺點是再生制動的效果不佳且無法回收足夠的能量。

并聯(lián)再生制動力分配控制策略圖來源《新能源汽車再生制動控制策略研究綜述》

（5）基于模糊控制的再生制動力控制策略

模糊邏輯控制是一種以經(jīng)驗為基礎并將其轉化為定性模糊的控制規(guī)則，其定義為“以模糊集合為理論、用模糊語言變量及模糊推理為基礎的一類控制方法”。由于優(yōu)秀的適應性、容錯性以及魯棒性，使得其較為適合作為新能源汽車的制動控制策略建模。

基于模糊控制的再生制動力控制策略來源《新能源汽車再生制動控制策略研究綜述》

（6）基于神經(jīng)網(wǎng)絡的再生制動控制策略

該策略對于采用多層感知器人工神經(jīng)網(wǎng)絡（MLP-ANN）的電動車，根據(jù)前橋制動力分配曲線，采用4層前饋人工神經(jīng)網(wǎng)絡計算后橋再生制動力和機械制動力分配，可以提供具有各種行駛中回收能量時充電狀態(tài)下再生和機械制動力的知識的訓練數(shù)據(jù)表。

神經(jīng)網(wǎng)絡再生制動力控制策略來源《新能源汽車再生制動控制策略研究綜述》

隨著新材料和新技術的不斷發(fā)展，必然推動著電動汽車的發(fā)展。電動汽車將來必然向智能化，網(wǎng)絡化發(fā)展，汽車的穩(wěn)定性，舒適性將更被重視，因而電動汽車能量回收必然向著智能化、提高舒適性、穩(wěn)定性的方向發(fā)展。

---END---

	下載《紅外熱像在汽車研發(fā)中的案例與應用》



	 



	識別二維碼直接下載