电动汽车对能源的高效利用是发挥其节能和环保优势的关键。电动汽车的关键部件是动力电池，动力电池储存能量的多少是决定电动汽车续驶里程的重要因素。但是目前动力电池技术仍然是发展电动汽车的瓶颈，未能取得突破性进展，电动汽车的续驶里程还不能满足用户的需求。研究表明，在城市行驶工况，大约有50%）甚至更多的驱动能量在制动过程中损失掉，郊区工况也有至少20％的驱动能量在制动过程损失掉。因此，制动能量回收是提高汽车能量利用效率的有效措施，对汽车的节能和环保有着不可替代的作用。如果将车辆减速时的动能转化为电能，回收入动力电池，而不是摩擦浪费掉，这无疑相当于增加了蓄电池的容量。在现有的技术条件下，这样做，对于提高电动汽车的续驶里程性能方面具有重要的意义。一般来讲，在动力电池充电效率为100%，电动机效率、制动回馈效率为50%，车辆总消耗能量的50％用于获得车辆动能的设定条件下，基于能量守恒而解析计算得到：采用再生制动能量回收，可提高车辆续驶里程33%。

    1 制动能量回收的路径和控制方式
    1.1制动能量回收路径
    电动汽车作为一个能量系统，主要包括能量存储系统、主驱动系统、辅助电器系统。制动能量回收由车轮转速的变化经差速器传递到变速器，再由电动机把机械能转化为电能回收到动力电池。图1所示为制动能量回收时的能量传递路径。

    1.2制动能量回收控制方式
    在图2所示的制动能量回收控制方式中，制动踏板提供制动信号，信号传递到整车电控单元，整车电控单元根据车辆运行状况及其他电控单元的状态，决定是否进行制动能量回收，并分配制动能量回收时辅助制动力矩的大小。车辆在高速滑行或下坡滑行时，具有极大的动能，许多情况下驾驶人都会通过踩下制动踏板对车辆实现机械制动，达到缩短滑行距离或限制车速的目的，但这部分动能以热量的形式被散失掉了。采用图2所示的控制方式，可方便地实现车辆处于滑行状态时减速能量的回收。


    2.电动汽车制动能量回收系统的结构
    电动汽车的制动系统同传统燃油汽车一样，是为汽车减速或停车而设置的，通常由摩擦制动和再生制动两个子系统组成，它可以利用驱动电动机的控制电路实现电动机的发电运行，使减速制动时的能量回馈给动力电池充电，从而得到再生利用。尽管各种制动能量回收系统的原理都基本相同，即都是将车辆制动时的动能转化为电能，并给动力电池充电，但具体的装置及其工作特点却有所不同。电动汽车制动能量回收系统按照有无独立的发电机，可将制动能量回收系统分为无独立发动机的制动能量回收系统和有独立发电机的制动能量回收系统。

    2.1无独立发电机的制动能量回收系统
    通过控制系统，在车辆需要减速时，将驱动电动机转化为发电机工作，在为车辆减速的同时，带动发电机发电，将动能转化为电能回收到动力电池。一般有两种制动能量回收系统：前轮驱动制动能量回收系统和全轮驱动制动能量回收制动系统。
    2.1.1前轮驱动制动能量回收系统
    图3所示为前轮驱动制动能量回收系统的构成，制动能量回收只在前轮，前轮的制动力矩大小与电动机制动系统产生的再生制动力矩和机械制动系统产生的摩擦制动力矩有关。踩下制动踏板后，电动泵使制动液增压产生所需的制动力，制动控制与电动机控制协同工作，确定电动汽车上的再生制动力矩和前后轮上的液压制动力矩。再生制动时，再生制动控制模块回收再生制动能量并回馈到蓄电池中，电动汽车上的ABS及其控制阀的作用与传统燃油车上的相同，其作用是产生最大的制动力。其原理是在制动时将汽车行驶的惯性能量通过传动系统传递给电动机，电动机以发电方式工作，电动机转子轴上的动能将转变为电能，此能量经过逆变器的反向二极管回馈到直流侧，为蓄电池充电，实现能量的再生利用。与此同时，产生的电动机制动力矩又可通过传动系统对驱动轮施加制动，产生制动力。电动机内部将发生以下变化过程：电动机转子的旋转速度超过给定频率下的同步转速，也即超过电动机内部同步旋转磁场的转速，造成转子切割磁力线的方向反向，转子导体上感应电势及感应电流的方向反向。由于转子电流中的励磁分量不会发生变化（电动机不可能使励磁电流反向，因为它需要从变频器侧吸收励磁电流以建立电动机内部磁场，维持电动机的运转），所变化的只是转子电流中的转矩分量，而转子电流转矩分量的变化又引起了定子电流转矩分量的变化。其结果是：定子电流的合成量（即平时所说的定子电流）和电动机的转矩反向，能量由电动机侧回馈至变频器直流环节。

    2.1.2全轮驱动能量回收制动系统
    图4所示为全轮驱动制动能量回收系统，该制动能量回收系统由通常的液压制动系统来调节控制。由于驱动电动机在较低车速下无法回收能量，因此该系统在车速低于5 km/h时不起作用，此时只有通常的液压制动系统工作。当车速高于5 km/h时，若驾驶人踩下制动踏板，制动主缸中的压力传感器产生一个与制动系统压力成正比的电信号，当制动系统压力未上升到计量阀导通压力时，电信号输入驱动电动机的电控单元（ECU），主ECU触发旁通阀导通，此时，ECU制动能量回收系统将每个车轮的驱动电动机变成发电机，产生与传感器信号值成正比的反扭矩，阻止车轮运转。驾驶人通过调节制动踏板力来调节控制转矩及车速。这时汽车处于“电力制动”状态。随着制动踏板力的增大，系统最后达到最大制动能量回收状态，这时压力增大到一个值，使计量阀开启，制动液进入液压制动系统中，液压制动和电力制动共同作用。当汽车减速至5 km/h以下时，ECU切断旁通管路，断开制动能量回收系统，液压制动系统以全压力工作，此时为纯液压制动。制动踏板放松，ECU不再起作用。此装置结构简单，容易实现，但涉及到充电电流控制、交流器控制等技术问题，以现有的技术还不能完全可靠地解决。

    2.2有独立发电机的制动能量回收系统
    如图5所示，该系统带有发电机，且发电机与驱动电动机是分别独立安装的，即将独立的发电机连接到电动汽车的驱动系统中（图5中忽略了液压制动系统）。其工作及特点如下：当车辆行驶时，驱动电动机4工作，通过变速器和差速器3、驱动轴2、驱动轮1驱动车辆行驶，这时发电机6空转不工作；当车辆需要减速时，控制系统使驱动电动机4停止工作，这时车辆的惯性动能拖动车轮1、驱动轴2、变速器和差速器3、驱动电动机4转动，也强制带动连接的发电机6转动；此时，控制系统使发电机6通电工作，开始发电，产生一个与车辆运动方向相反的电磁力矩，作用于运动系统，使车辆开始减速。当车辆速度较低或紧急制动时，仍需要液压制动（图5中未画出）。在上述过程中，可通过控制系统调节发电机工作电流的大小来调节制动力矩，同时，把发电机所发电能回收入动力电池，这样就完成了制动能量的有效回收。这种方式控制可靠，经济实用，但结构较复杂。

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