车辆（三十八）——制动能量回收2

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一、制动能量回收影响因素

纯电动汽车驱动轮上的动能通过传动装置传送给电机，然后电机再将这部分动能转化为电能给蓄电池充电，从而完成能量回收过程。在整个过程中有部分能量不可回收，它们会转化为热能耗散在空气中。同时，能量传递的每个环节和能量储存装置的各个部件也将会消耗一部分能量，最终只有接近 50%的能量被回收到了蓄电池。整个制动过程能量传递过程中的损耗示意图如图所示。



统各个环节以及多种外界因素都会影响到制动能量回收的效率，主要包括以下几方面：

（1） 电机性能

电机种类繁多，特点各不相同，且性能差异巨大。电机的功率越大，电机能够提供的制动转矩越大，就能给蓄电池带来更大的充电功率。所以电机性能的好坏将直接影响能量回收的多少。

（2） 运行工况

当汽车在不同状态和路况下行驶时，制动能量的回收效率有比较大的差异。在需要频繁加减速的情形，例如市区工况，汽车将会获得较多的回收能量；在郊区工况或者高速路况，汽车的制动次数相对较少，能量回收就较少。

（3） 储能装置性能状态

由于蓄电池有着成本较低，技术成熟等优点，所以目前大部分电动汽车的储能元件都采用蓄电池。蓄电池的 SOC 值对能量回收的效率起着重要作用，当 SOC 值较高时，蓄电池接受充电的能力较弱，当 SOC 值中等和较低时，蓄电池接受充电的能力较强。

（4） 控制策略

控制策略是整个制动过程中的核心环节，合适的控制策略可以使得制动力得到最合理分配，从而使得能量回收效率处在一个较高的水平。

（5） 驱动结构

拥有不同驱动结构的汽车，制动能量回收的效率会有所差异。同等情况下，四轮驱动的汽车能量回收效率大于前轮驱动汽车，前轮驱动汽车能量回收效率大于后轮驱动汽车。

二、制动能量回收控制策略

（1）理想制动力分配控制策略

理想制动力分配控制策略以 I 曲线为主要制动力分配依据，同时兼顾制动安全性和能量回收效率。如图所示，当制动强度小于某一定值（本论文取 0.1）时，所需要的制动力较小，电机能单独完成制动任务，则前、后轮的机械摩擦制动系统不参与制动，制动力全部由电机提供。制动力沿图中的 OA 曲线分配。当制动强度大于 0.1 时，机械摩擦制动系统也参与制动，此时两种系统相互协调，使得前、后轮制动力按照 I 曲线进行分配。此时电机若能单独提供前轮所需制动力，则前轮制动力由电机单独提供；若电机不能单独提供前轮所需制动力，则电机提供最大制动力，前轮所需制动力剩余部分由机械摩擦制动系统提供。



（2）最大能量回收控制策略

最大能量回收控制策略的目的是在允许的情况下最大程度对制动能量进行回收。当总制动力小于电机最大制动力时，制动力全部由电机提供；当总制动力大于电机最大制动力时，在前、后轮制动力分配区间内，电机提供最大制动力，剩余制动力由前、后轮的机械摩擦制动系统提供。 如图所示。当制动强度小于地面附着系数，即 z＜，设地面附着系数为 0.8，制动强度为 0.6，此时前、后轮制动力应当依据 AB 段进行分配。若电机所能提供的最大制动力处于 CD 范围之内，如 E 点，则电机提供最大制动力，此时前轮摩擦制动力为 0，后轮摩擦制动力大小为 F 点对应的纵坐标 G 值。若电机所能提供的最大制动力在 C 点之前，如 H 点，此时前、后轮制动力分配按照 A 点进行，电机提供最大制动力，前轮剩余制动力由摩擦制动系统提供，大小为 C 点对应数值减去 H 点对应数值，后轮制动器提供的摩擦制动力大小为 A 点对应纵坐标 J 值；当制动强度等于地面附着系数时，前、后轮制动力按照 I 曲线进行分配，此时电机提供最大制动力，剩余的制动力由传统机械摩擦制动系统补充；当制动强度大于地面附着系数时，前、后轴制动力仍按照 I 曲线进行分配，但是此时属于紧急制动工况，电机不参与制动，制动所需制动力将全部由传统机械摩擦制动系统提供。