电动汽车制动能量回收系统的工作原理、组成、实现过程及优缺点

为了响应国家的节能减排政策，新能源汽车相比较燃油车所特有的制动能量回收系统越来越受到重视。电动汽车以其零排放、低能耗等优点，逐渐成为未来交通领域的发展方向。本文将详细介绍电动汽车制动能量回收系统的原理、组成、优点及过程。

一、概念介绍

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起来，以供日后使用。这种技术主要应用于电动车和混合动力车。

制动能量回收系统包括与车型相适配的发电机、蓄电池以及可以监视电池电量的智能电池管理系统。制动能量回收系统回收车辆在制动或惯性滑行中释放出的多余能量，并通过发电机将其转化为电能，再储存在蓄电池中，用于之后的加速行驶。这个蓄电池还可为车内耗电设备供电，降低对发动机的依赖、燃耗及二氧化碳排放。常见于混动车型、新能源车型中。

二、工作原理

制动能量回收是现代电动汽车与混合动力车重要技术之一，也是它们的重要特点。在一般内燃机汽车上，当车辆减速、制动时，车辆的运动能量通过制动系统而转变为热能，并向大气中释放。而在电动汽车与混合动力车上，这种被浪费掉的运动能量可通过制动能量回收技术转变为电能并储存于蓄电池中，并进一步转化为驱动能量。例如，当车辆起步或加速时，需要增大驱动力时，电机驱动力成为发动机的辅助动力，使电能获得有效应用。

三、制动能量回收系统组成

控制器：控制器是整个系统的核心部件，它可以根据制动踏板的位置来判断驾驶员的制动意图，并将电机切换到发电模式。同时，控制器还可以控制发电机的转速和发电量，以及电池的充电和放电过程。

电动机：电动机是整个系统的动力来源，它可以将电池中的电能转换为机械能，从而驱动车辆前进或后退。当车辆进行制动时，电动机又可以被切换到发电模式，将机械能转换为电能。

逆变器：逆变器可以将直流电转换为交流电，从而使得发电机产生的电流能够被储存到电池中。

电池：电池是整个系统的储能部件，它可以将发电机产生的电能储存起来，以供后续使用。

四、制动能量回收的实现过程

1.在制动开始时，电池管理系统将动力电池的 SOC发送给制动控制器，当SOC>0.8时，不进行能量回收;当0.7≤S0C≤0.8时，制动能量回收受动力电池允许的最大充电电流制约;当SOC<0.7时，制动能量回收不受动力电池允许的最大充电电流制约。

2.制动控制器接收由压力变送器传送的制动主缸压力信号，并计算出车辆所需的轮毂电机制动强度上限。

3.制动控制器根据轮毂电机的转速，计算轮毂电机实际能够提供的制动强度。

4.比较需求的轮毂电机制动强度上限和轮毂电机实际能够提供的制动强度，并将结果作为电信号发送给电机控制器。

5.轮毂电机工作在发电机状态下，对外输出交流电，电机控制器通过逆变器限制轮毂电机产生的最高电压并对电压进行升压，以满足动力电池的充电要求，从而将电能转移到动力电池中。

6.为了保护动力电池，电池管理系统需要时刻监测动力电池的温度，如果温度过高则停止制动能量回收。

五.制动能量回收系统优点

以一台普通混动车型行驶为例：

正常行驶发动机作为主要动力源，根据车辆行驶工况，电动机起到辅助驱动作用。如车辆负载较低，发动机转速过低，偏离发动机的经济油耗区时，系统会提高发动机转速，多余的能量会通过发电机转换成电能，存储在动力电池中。

1.起步：车辆起步的时候使用纯电动模式由电池供电给电动机以驱动车辆。

2.全力加速：发动机和电动机同时输出动力提供最大的加速性能。

3.减速/能量回收：当驾驶员收油或踩下制动踏板的时候，车轮旋转带动电机发电把减速能量转换成电能存储到动力电池中。

优点：

1.能量回收：制动能量回收系统可以将制动时产生的能量回收和储存，减少了能量浪费和损失。这使得车辆的能源利用效率更高，延长了电动车的续航里程，并减少了对车辆电池的充电需求。

2.能耗减少：通过回收制动能量并将其再利用，制动能量回收系统可以减少车辆制动时所消耗的机械制动器的使用，从而减少摩擦和热量的产生，降低了能耗和制动部件的磨损。

3.碳排放减少：制动能量回收系统减少了汽车制动时的能量浪费，可以降低车辆的碳排放量（混动车），对环境更友好。

缺点：

1.成本增加：制动能量回收系统的设计、制造和安装需要额外的成本，增加了车辆的制造成本。

2.复杂性增加：引入制动能量回收系统会增加车辆的复杂性，包括电子控制单元和相关传感器等组件。这可能增加了维护和修理的难度，并增加了车辆的故障率。

在目前电动车有限的在目前电动车有限的续航及不那么完善的补能网络条件下，动能回收系统还是优点大于缺点的。在车辆非紧急制动的普通制动场合，约20%左右的能量可以通过制动回收。因此制动能量回收系统被认为是提高车辆能源效率和减少环境影响的有效方法。目前在新能源汽车上广泛搭载。

来源：即时谈、汽车之家

审核编辑：汤梓红