電動汽車制動能量回收系統(tǒng)的工作原理、組成、實現(xiàn)過程及優(yōu)缺點

為了響應國家的節(jié)能減排政策，新能源汽車相比較燃油車所特有的制動能量回收系統(tǒng)越來越受到重視。電動汽車以其零排放、低能耗等優(yōu)點，逐漸成為未來交通領域的發(fā)展方向。本文將詳細介紹電動汽車制動能量回收系統(tǒng)的原理、組成、優(yōu)點及過程。

一、概念介紹

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起來，以供日后使用。這種技術主要應用于電動車和混合動力車。

制動能量回收系統(tǒng)包括與車型相適配的發(fā)電機、蓄電池以及可以監(jiān)視電池電量的智能電池管理系統(tǒng)。制動能量回收系統(tǒng)回收車輛在制動或慣性滑行中釋放出的多余能量，并通過發(fā)電機將其轉化為電能，再儲存在蓄電池中，用于之后的加速行駛。這個蓄電池還可為車內(nèi)耗電設備供電，降低對發(fā)動機的依賴、燃耗及二氧化碳排放。常見于混動車型、新能源車型中。

二、工作原理

制動能量回收是現(xiàn)代電動汽車與混合動力車重要技術之一，也是它們的重要特點。在一般內(nèi)燃機汽車上，當車輛減速、制動時，車輛的運動能量通過制動系統(tǒng)而轉變?yōu)闊崮埽⑾虼髿庵嗅尫?。而在電動汽車與混合動力車上，這種被浪費掉的運動能量可通過制動能量回收技術轉變?yōu)殡娔懿Υ嬗谛铍姵刂校⑦M一步轉化為驅動能量。例如，當車輛起步或加速時，需要增大驅動力時，電機驅動力成為發(fā)動機的輔助動力，使電能獲得有效應用。

三、制動能量回收系統(tǒng)組成

控制器：控制器是整個系統(tǒng)的核心部件，它可以根據(jù)制動踏板的位置來判斷駕駛員的制動意圖，并將電機切換到發(fā)電模式。同時，控制器還可以控制發(fā)電機的轉速和發(fā)電量，以及電池的充電和放電過程。

電動機：電動機是整個系統(tǒng)的動力來源，它可以將電池中的電能轉換為機械能，從而驅動車輛前進或后退。當車輛進行制動時，電動機又可以被切換到發(fā)電模式，將機械能轉換為電能。

逆變器：逆變器可以將直流電轉換為交流電，從而使得發(fā)電機產(chǎn)生的電流能夠被儲存到電池中。

電池：電池是整個系統(tǒng)的儲能部件，它可以將發(fā)電機產(chǎn)生的電能儲存起來，以供后續(xù)使用。

四、制動能量回收的實現(xiàn)過程

1.在制動開始時，電池管理系統(tǒng)將動力電池的 SOC發(fā)送給制動控制器，當SOC>0.8時，不進行能量回收;當0.7≤S0C≤0.8時，制動能量回收受動力電池允許的最大充電電流制約;當SOC<0.7時，制動能量回收不受動力電池允許的最大充電電流制約。

2.制動控制器接收由壓力變送器傳送的制動主缸壓力信號，并計算出車輛所需的輪轂電機制動強度上限。

3.制動控制器根據(jù)輪轂電機的轉速，計算輪轂電機實際能夠提供的制動強度。

4.比較需求的輪轂電機制動強度上限和輪轂電機實際能夠提供的制動強度，并將結果作為電信號發(fā)送給電機控制器。

5.輪轂電機工作在發(fā)電機狀態(tài)下，對外輸出交流電，電機控制器通過逆變器限制輪轂電機產(chǎn)生的最高電壓并對電壓進行升壓，以滿足動力電池的充電要求，從而將電能轉移到動力電池中。

6.為了保護動力電池，電池管理系統(tǒng)需要時刻監(jiān)測動力電池的溫度，如果溫度過高則停止制動能量回收。

五.制動能量回收系統(tǒng)優(yōu)點

以一臺普通混動車型行駛為例：

正常行駛發(fā)動機作為主要動力源，根據(jù)車輛行駛工況，電動機起到輔助驅動作用。如車輛負載較低，發(fā)動機轉速過低，偏離發(fā)動機的經(jīng)濟油耗區(qū)時，系統(tǒng)會提高發(fā)動機轉速，多余的能量會通過發(fā)電機轉換成電能，存儲在動力電池中。

1.起步：車輛起步的時候使用純電動模式由電池供電給電動機以驅動車輛。

2.全力加速：發(fā)動機和電動機同時輸出動力提供最大的加速性能。

3.減速/能量回收：當駕駛員收油或踩下制動踏板的時候，車輪旋轉帶動電機發(fā)電把減速能量轉換成電能存儲到動力電池中。

優(yōu)點：

1.能量回收：制動能量回收系統(tǒng)可以將制動時產(chǎn)生的能量回收和儲存，減少了能量浪費和損失。這使得車輛的能源利用效率更高，延長了電動車的續(xù)航里程，并減少了對車輛電池的充電需求。

2.能耗減少：通過回收制動能量并將其再利用，制動能量回收系統(tǒng)可以減少車輛制動時所消耗的機械制動器的使用，從而減少摩擦和熱量的產(chǎn)生，降低了能耗和制動部件的磨損。

3.碳排放減少：制動能量回收系統(tǒng)減少了汽車制動時的能量浪費，可以降低車輛的碳排放量（混動車），對環(huán)境更友好。

缺點：

1.成本增加：制動能量回收系統(tǒng)的設計、制造和安裝需要額外的成本，增加了車輛的制造成本。

2.復雜性增加：引入制動能量回收系統(tǒng)會增加車輛的復雜性，包括電子控制單元和相關傳感器等組件。這可能增加了維護和修理的難度，并增加了車輛的故障率。

在目前電動車有限的在目前電動車有限的續(xù)航及不那么完善的補能網(wǎng)絡條件下，動能回收系統(tǒng)還是優(yōu)點大于缺點的。在車輛非緊急制動的普通制動場合，約20%左右的能量可以通過制動回收。因此制動能量回收系統(tǒng)被認為是提高車輛能源效率和減少環(huán)境影響的有效方法。目前在新能源汽車上廣泛搭載。

來源：即時談、汽車之家

審核編輯：湯梓紅