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机电信息工程电动汽车制动能量回收控制策略徐向明(东风悦达起亚汽车有限公司，江苏盐城224051)摘要：本文深入探讨了制动能量回收控制策略,在此基础上提出了制动能量回收方案并做出相应的仿真分析，为控制系统的再开发和优化提供了充足的理论和实验依据&关键词:电动汽车；制动能量回收;控制策略1制动能量的回收1.1制动模式通常情况下，电动汽车制动模式包括紧急制动、正常制动和下长坡制动。
(1)紧急刹车。
该过程机械摩擦制动占主导地位，电制动发挥辅助作用，制动加速度超过2m/s2。
因为紧急制动使用机会不多，持续时间也不长，所以只能回收利用较少的能量。
(2)正常刹车。
汽车在正常行驶出现的制动有减速和停止2类。
前者依靠电制动，并产生制动能量;后者靠机械摩擦起到制动效果。
电机发电特性决定了制动的切换点,掌握切换点的详细情况才能最大程""""""""""""""""""""""""趋势下，如何实现资源的高效利用或重复利用、废物利用是科学技术发展的重要方向。
2.2现阶段存在的问题现阶段电梯控制技术中存在的问题主要有：第一，电梯的节能问题。
随着电梯的广泛应用，电梯需求量不断攀升，其对能源的消耗也在相应增加，实现能源的高效利用是电梯控制技术发展中主要解决的问题之一。
第二，电梯运行效率。
电梯作为载具，在技术改进的过程中如何确保电梯安全的基础上实现运行效率的提升也是未来电梯控制技术发展的重点。
第三，控制器性价比问题。
当前我国研发的电梯技术核心设备同国外成熟的技术相比具有周期长、成本高的问题，部分电梯企业为提高效率从国外引进技术，价格也较高，电梯设备整体性价比不高。
3电梯控制技术发展方向现阶段各行各业的新技术涌现给电梯控制技术的发展提供了“源泉”，诸如近年来已经得到快速发展的同步和异步电动机、能量回馈技术以及节能群控技术等能满足节能的要求,尤其是能量回馈技术，对于度地将制动能量回收利用。
纯电动汽车制动能量回收策略纯电动汽车制动能量回收策略是指在电动汽车行驶过程中利用制动时产生的能量，通过一系列技术手段将其转化为电能，从而实现能量的再利用，提高整车的能源利用效率。
下面将从三个方面介绍纯电动汽车制动能量回收的策略。
首先是换挡制动能量回收策略。
换挡制动是指在日常驾驶过程中通过换挡档位实现制动的方式。
纯电动汽车采用了单速变速系统，无法实现传统汽车中的换挡制动。
为了解决这个问题，纯电动汽车采用了电动机的反转工作模式，即将电动机从驱动模式切换到发动机制动模式。
当驾驶员踩下制动踏板时，电动机开始反转运行，将汽车的动能转化为电能，并通过逆变器转化为电池能量进行储存。
其次是滑行制动能量回收策略。
滑行制动是指在驾驶过程中松开油门减速，不踩制动踏板的操作方式。
在滑行过程中，电动汽车的电机处于关闭状态，利用惯性滑行减速。
电机的关闭状态下，其转子会处于自由运动状态，此时电机可以作为发电机工作，将汽车的动能转化为电能，并通过逆变器转化为电池能量进行储存。
这种制动能量回收策略，可以在不需要进行急剧减速的情况下，实现能量回收，提高整车的能源利用效率。
最后是制动能量回收系统的优化策略。
制动能量回收系统主要由逆变器和电池组成，为了提高制动能量的回收效率，可以通过优化逆变器和电池的参数配置，使得能量的转化过程更加高效。
例如，合理选择逆变器的工作模式，调整逆变器的输出电流与电压，选用高能量密度的电池材料等，都可以提高制动能量回收的效果。
除了以上策略，还可以通过智能控制系统对制动能量的回收进行优化。
这个智能控制系统可以根据车速、转向、制动力等多种参数进行实时监测和控制，通过根据不同驾驶情况的需求，实现自适应的能量回收策略。
例如，在高速行驶时，可以降低制动强度，减小能量回收的损耗；在低速行驶时，可以提高制动强度，增大能量回收的效果。
综上所述，纯电动汽车制动能量回收策略是通过换挡制动、滑行制动、制动能量回收系统的优化以及智能控制系统的应用等多种手段，实现对制动能量的回收和再利用，提高整车的能源利用效率。
电动汽车制动能量回收控制措施研究摘要：传统汽车制动方式是以机械制动或摩擦制动为主。
制动过程会消耗部分动能，并且大部分能量会被转化为热能而散失，造成极大的能量浪费。
电动汽车在进行制动时，可以基于驱动电机的可逆性，及时由驱动状态转换为发电状态。
合理利用制动能量回收，能够将制动过程中产生的能量进行利用，并传输回电池系统，达到良好的能量回收效果。
当前，国内外学者在这方面的研究已经逐步深入，并应用于设计方案中。
关键词：电动汽车；制动能量；回收；控制措施1能量回收技术原理随着电动汽车的发展和普及，电动汽车的保有量逐年上升。
与此同时，由于电动汽车续航里程不足、充电困难、电池衰减等问题导致市场上产生大量的客户抱怨。
相对于提升电池容量，缩短充电时间等一系列电池技术突破，高效的能量回收技术能在很大程度上提升电动汽车续航里程。
同时由于能量回收过程将产生一定的减速感，通过执行不同的扭矩策略，在回收部分电能的同时，可提升车辆的驾驶感受。
能量回收包含制动能量回收和滑行能量回收。
当驾驶员踩下刹车踏板进入制动状态，或者同时松开加速踏板和制动踏板进入滑行，整车控制器VCU(VehicleControlUnit）通过CAN总线向电机发送工作模式切换指令，并请求一定的负扭矩，电机执行VCU的扭矩请求，由驱动模式进入能量回收模式。
在能量回收过程中，电机内部将发生以下变化过程：电机转子的旋转速度超过给定频率下的同步转速，也即超过电机内部同步旋转磁场的转速，造成转子切割磁力线的方向相反，转子上感应电势以及感应电流的方向相反。
电机产生的电能通过逆变器的反向二极管回馈到电池中，从而实现动能到电能的转变回收。
在电动汽车上，只有驱动轮的制动能量可沿着与之相连接的驱动轴传送到能量存储系统，另一部分的制动能量将由车轮上的摩擦制动以热的形式散失于大气中。
2能量回收模型介绍车辆制动时，控制器通过对此时整车情况的分析处理，分配电机制动力及机械制动力的比例进而控制驱动电机产生相应的制动力。
《永磁同步电机驱动系统制动能量回收控制策略研究》篇一一、引言随着电动汽车和混合动力汽车的快速发展，对驱动系统的能效和性能要求日益提高。
永磁同步电机（PMSM）以其高效率、高功率密度和良好的调速性能，在电动汽车等领域得到了广泛应用。
为了提高能源利用效率，减少能源浪费，本文对永磁同步电机驱动系统的制动能量回收控制策略进行了深入研究。
二、永磁同步电机概述永磁同步电机是一种基于永磁体产生磁场的电机，其转子无需电流产生磁场，因此具有高效率、低能耗的特点。
在电动汽车等应用中，PMSM驱动系统通过控制电流和电压，实现对电机的精确控制。
三、制动能量回收的必要性在电动汽车等应用中，制动过程中产生的能量往往被浪费掉。
通过制动能量回收技术，可以将这部分能量回收并储存起来，从而提高能源利用效率。
因此，研究制动能量回收控制策略对于提高永磁同步电机驱动系统的能效具有重要意义。
四、制动能量回收控制策略（一）传统控制策略传统制动能量回收控制策略主要采用电阻耗能的方式，将制动能量转化为热能消耗掉。
这种方法虽然简单易行，但会导致能源的浪费。
（二）新型控制策略为了实现制动能量的回收利用，本文提出了一种新型的永磁同步电机驱动系统制动能量回收控制策略。
该策略结合电机发电状态下的电压电流特性和电机内部的电气参数，通过控制逆变器开关状态，实现对能量的有效回收和储存。
具体步骤如下：1. 监测电机的转速和转矩，判断是否进入制动状态。
2. 根据电机的电气参数和电压电流特性，计算回收能量的最佳时机和方式。
3. 通过控制逆变器开关状态，将电机发电状态下的电能储存到电池或其他储能设备中。
4. 在电机退出制动状态后，根据系统需求调整逆变器的工作状态，使电机恢复正常工作状态。
五、实验结果与分析为了验证新型控制策略的有效性，我们进行了实验测试。
实验结果表明，采用新型控制策略后，永磁同步电机驱动系统的制动能量回收效率得到了显著提高。
与传统的电阻耗能方式相比，新型控制策略在保证系统性能的同时，实现了能量的有效回收和利用。
制动能量回收策略及方法制动能量回收（Regenerative Braking）是一种能量回收策略，可以将制动过程中产生的能量转化为电能，并储存起来供车辆再次使用。
这种策略广泛应用在电动和混合动力汽车中，能够显著提高能源利用效率和汽车行驶里程。
在本文中，我将详细介绍制动能量回收的策略和方法。
制动能量回收的基本原理是通过车辆的电动机将制动过程中产生的动能转化为电能，并存储在电池中。
具体而言，当司机踩下制动踏板时，制动系统会将汽车的动能转化为电能，这样可以减少摩擦制动带来的能量损失。
这种能量回收策略相比传统的摩擦制动方式，能够显著提供车辆的能源利用效率。
1.单一电机回收：这种方法通过电机将制动过程中产生的动能转化为电能，并存储在电池中。
这需要电动机和电池的支持，并且在制动过程中需要将动能传输到电动机。
2.双电机回收：这种方法在电动车辆中较为常见。
它使用两个电动机，一个负责动力传输，一个负责能量回收。
通过电动机之间的切换，可以使制动过程中产生的动能被转化为电能，然后存储在电池中。
3.动力分配回收：这种方法通过智能系统来判断车辆的行驶状态，并根据需要将动能转化为电能。
当车辆处于制动状态时，系统会将动力分配给电动机，从而实现能量回收。
不仅在汽车领域，制动能量回收也可以应用于其他领域。
例如，在铁路系统中，通过将制动过程中产生的能量转化为电能，可以减少列车的总能耗。
此外，在重型机械设备和工业系统中，制动能量回收也可以用于提高能源利用率。
尽管制动能量回收策略可以显著提高汽车的能源利用效率，但也存在一些挑战和限制。
首先，制动能量回收的效率取决于电动机和电池的性能。
其次，回收的电能必须合理分配和储存，以确保在车辆需要时可以再次使用。
此外，制动能量回收在实际应用中的效果还与车辆的行驶环境有关。
总结起来，制动能量回收策略是一种有效的能量回收方法，可以显著提高汽车的能源利用效率。
通过选择适合的回收方法和优化电动机和电池的性能，制动能量回收的效果可以进一步提升。
新能源汽车制动能量回收系统的研究与应用
新能源汽车在当今社会正变得越来越受欢迎，而制动能量回收技术作为其重要的创新之一，大大提升了新能源汽车的能效。
让我们一起深入探讨新能源汽车制动能量回收系统的研究与应用。
制动能量回收系统是什么？
所谓制动能量回收系统，简单来说就是利用汽车制动时释放的能量，通过特定的装置将其转换为电能进行存储和再利用。
传统汽车在制动时，制动过程中产生的动能会转化为热能散失到空气中，而新能源汽车制动能量回收系统则将这部分能量收集起来，重新利用。
工作原理及关键技术
制动能量回收系统的工作原理主要是通过电动机将制动时产生的动能转换为电能储存到电池中，待需要时再释放给电动机来辅助汽车运行。
关键技术包括制动能量的捕捉、电能的存储和管理、以及能量再利用的控制系统等。
应用现状与优势
目前，越来越多的新能源汽车品牌开始广泛应用制动能量回收系统，例如特斯拉、日产等知名品牌。
制动能量回收系统的应用为新能源汽车带来了诸多优势，包括提升了能源利用率、降低了能耗排放、延长了电池寿命等。
未来发展趋势
随着新能源汽车市场的持续增长，制动能量回收技术也将不断完善与发展。
未来，该技术有望在更多汽车型号上得到应用，进一步提升新能源汽车的性能和竞争力。
新能源汽车制动能量回收系统的研究与应用，不仅提升了汽车的能效和环保性能，也为汽车行业的创新发展带来了新的机遇和挑战。
随着技术的不断进步，相信制动能量回收系统将在未来发挥更加重要的作用，助力新能源汽车行业迈向更加绿色、可持续的未来。
摘要：电动汽车的驱动电机运行在再生发电状态时，既可以提供制动力，又可以给电池充电回收车体动能，从而延长电动车续驶里程。
对制动模式进行了分类，并详细探讨了中轻度刹车时制动能量回收的机制和影响因素。
提出了制动能量回收的最优控制策略，给出了仿真模型及结果，最后基于仿真模型及ＸＬ型纯电动车对控制算法的效果进行了评价。
关键词：制动能量回收电动汽车镍氢电池Simulink模型电动汽车（ＥＶ）的研究是在环境保护问题及能源问题日益受到关注的情况下兴起的。
在ＥＶ性能提高并逐步迈向产业化的过程中，提高能量的储备与利用率是迫切需要解决的两个问题。
尽管蓄电池技术有了长足进步，但由于受安全性、经济性等因素的制约，近期不会有大的突破。
因此如何提高ＥＶ能量利用率是一个非常关键的问题。
制动能量回收问题对于提高ＥＶ的能量利用率具有重要意义。
电动汽车采用电制动时，驱动电机运行在发电状态，将汽车的部分动能回馈给蓄电池以对其充电，对延长电动汽车的行驶距离是至关重要的。
国外有关研究表明，在存在较频繁的制动与起动的城市工况运行条件下，有效地回收制动能量，可使电动汽车的行驶距离延长百分之十到百分之三十。
目前国内关于制动能量回收的研究还处在初级阶段。
制动能量回收要综合考虑汽车动力学特性、电机发电特性、电池安全保证与充电特性等多方面的问题。
研制一种既具有实际效用、又符合司机操作习惯的系统是有一定难度的。
本文对上述问题作了一些积极的探索，并得出了一些有益的结论。
１制动模式电动汽车制动可分为以下三种模式，对不同情况应采用不同的控制策略。
１.１急刹车急刹车对应于制动加速度大于２ｍ／ｓ２的过程。
出于安全性方面的考虑，急刹车应以机械为主，电刹车同时作用。
在急刹车时，可根据初始速度的不同，由车上ＡＢＳ控制提供相应的机械制动力。
１.２中轻度刹车中轻度刹车对应于汽车在正常工况下的制动过程，可分为减速过程与停止过程。
电刹车负责减速过程，停止过程由机械刹车完成。
两种刹车的切换点由电机发电特性确定。
１.３汽车长下坡时的刹车汽车长下坡一般发生在盘山公路下缓坡时。
在制动力要求不大时，可完全由电刹车提供。
其充电特点表现为回馈电流较小但充电时间较长。
限制因素主要为电池的最大可充电时间。
由于电动汽车主要工作在城市工况下，所以本文将研究重点放在中轻度电刹车上。
２制动能量回收的约束条件实用的能量回收系统应满足以下要求：(１)满足刹车的安全要求，符合驾驶员的刹车习惯。
刹车过程中，对安全的要求是第一位的。
需要找到电刹车和机械刹车的最佳覆盖区间，在确保安全的前提下，尽可能多地回收能量。
具有能量回收系统的电动汽车的刹车过程应尽可能地与传统的刹车过程近似，这将保证在实际应用中，系统有吸引力，可以为大众所接受。
（２）考虑驱动电机的发电工作特性和输出能力。
电动汽车中常用的是永磁直流电机或感应异步电机，应针对不同的电机的发电效率特性，采取相应的控制手段。
（３）确保电池组在充电过程中的安全，防止过充。
电动汽车中常用的电池为镍氢电池、锂电池和铅酸电池。
充电时，避免因充电电流过大或充电时间过长而损害电池。
由以上分析可得能量回收的约束条件：（１）根据电池放电深度的不同，电池可接受的最大充电电流。
（２）电池可接受的最大充电时间。
（３）能量回收停止时电机的转速及与此相对应的充电电流值。
本项目原型车为ＸＬ型纯电动车，驱动采用异步交流电机，额定功率为２０ｋＷ，峰值功率为６０ｋＷ，额定转矩为５３Ｎｍ，峰值转矩为２９０Ｎｍ，持续输出三倍额定转矩时间不小于３０ｓ，额定转速为３６００ｒ／ｍｉｎ，最高转速为９０００ｒ／ｍｉｎ。
蓄电池采用２４节１００Ａｈ镍氢电池，其瞬时充电电流可达１．５Ｃ（Ｃ为电池放电倍率），即１５０Ａ。
在充电电流为０．５Ｃ时，可持续安全充电。
实验表明，在电机转速为５００ｒ／ｍｉｎ时，充电电流小于６Ａ。
可设此点为电刹车与机械刹车的切换点。
３制动能量回收控制算法３．１制动过程分析经推导可得，一次刹车回收能量Ｅ＝Ｋ１Ｋ２Ｋ３（ΔＷ－ＦｆＳ）。
特定刹车过程中，车体动能衰减ΔＷ为定值。
特定车型的机械传动效率Ｋ１和滚动摩擦力Ｆｆ基本上是固定的。
对蓄电池来说，制动能量回收对应于短时间（不超过２０ｓ）、大电流（可达１００Ａ）充电，因此能量回收约束条件（２）可忽略，充电效率Ｋ３也可认为恒定。
对于电机来说，在制动过程中，其发电效率Ｋ２随转速和转矩的变化而变化。
制动距离Ｓ取决于制动力的大小和制动时间的长短。
由以上分析可知，如果电池状态（包括放电深度、初始充电电流强度）允许，回收能量只与发电机发电效率和刹车距离有关。
在满足制动时间要求的前提下，通过调节电机制动转矩可以控制电机转速。
３．２控制算法控制策略可描述为：在满足刹车要求的情况下（由中轻度刹车档位决定），根据能量回收约束条件（１）和（３）的不同值，确定最优制动力，使回收的能量达到最大，即电流对时间的积分达到最大。
为了与平常的刹车习惯相符合，令制动力随刹车时间呈线性增长，即Ｆｊ＝Ｆｏ＋Ｋｔ。
问题转换为寻找最优的制动力初值Ｆｏ和制动力增长系数Ｋ。
我国常用的轿车循环２５工况规定，汽车最高速度不超过６０ｋｍ／ｈ，加速度变化范围为－１．５ｍ／ｓ２～１．５ｍ／ｓ２。
为了体现城市工况下汽车制动的典型性，同时保证安全性和平稳性，考察如下制动过程：电制动初始速度为６０ｋｍ／ｈ（对应电机转速为４５００ｒ／ｍｉｎ），电制动结束速度为５．４ｋｍ／ｈ（对应电机转速为５００ｒ／ｍｉｎ），要求加速度的绝对值小于２ｍ／ｓ２，速度曲线尽量平滑。
中度档位刹车时规定制动时间为８ｓ～１２ｓ，轻度档位刹车时规定制动时间为１２ｓ～１８ｓ。
下面只讨论中度档位刹车情况，轻度档位刹车情况与之类似。
镍氢电池（１００Ａｈ）在常温以０．５Ｃ放电时，电池单体电压变化范围为１２～１５Ｖ，但电池主要工作于平台段，即１２．２～１３Ｖ。
为讨论问题方便，认为电池单体端电压为１２．５Ｖ，总电压等于３００Ｖ。
据此假设，计算所得的充电电流误差不超过６％。
电机在不同的转速与转矩运行时，实测的效率曲线类似指数函数。
为了处理方便，可将效率曲线分三段线性拟合成如下函数（拟合误差不超过５％，其中ｎ为电机瞬时转速）：与此相对应，可将制动过程分成三个阶段：第一阶段：电机转速变化范围为４５００ｒ／ｍｉｎ～３６００ｒ／ｍｉｎ，电机发电效率为０．９，要求制动时间ｔ１≤３ｓ。
取制动转矩为６０Ｎｍ，即Ｆ０＝１８６０Ｎ，Ｋ＝２０，可得ｔ１＝２．６２ｓ，平均加速度约为－１．２９ｍ／ｓ２。
计算可知，充电电流Ｉ单调减小，ＩＭａｘ＝Ｉｔ＝０＝７５．７５Ａ。
第二阶段：电机转速变化范围为３６００ｒ／ｍｉｎ～１５００ｒ／ｍｉｎ，电机的发电效率变化范围为０．９～０．８２，要求制动时间ｔ２≤５ｓ。
此时问题归结为在约束条件下的最优控制问题。
经仿真计算可知，回收能量值随Ｆ０、Ｋ的增加而单调增加，并且主要由Ｆ０决定。
当Ｆ０较小时，Ｋ的变化对制动时间的影响较大。
由于电机可运行在三倍过载（１４０Ｎｍ）的情况下，可得最大制动力为４３００Ｎ。
当Ｆ０＝４３００Ｎ、Ｋ＝３０时，回收能量取最大值，为２７４．３（单位：安秒／Ａｓ），平均加速度为－２．８３ｍ／ｓ２。
为了满足刹车平稳性的要求，取Ｆ０＝２３００Ｎ、Ｋ＝５０。
制动时间为４．７１ｓ，此时回收能量为２６２．８Ａｓ，较最大值减少４．２％，而平均加速度为－１．６８ｍ／ｓ２，仅为最大值的５９．３％。
此阶段充电电流最大值为７６．９Ａ。
为了准确描述能量回收的效果；引入了一个新的单位“安秒／Ａｓ”（即时间以秒为单位对电流的积分）来衡量能量的大小。
第三阶段：电机转速变化范围为１５００ｒ／ｍｉｎ～５００ｒ／ｍｉｎ，电机的发电效率变化范围为０．８２～０．６，要求制动时间ｔ３≤２ｓ。
仿照第二阶段的分析方法可得，取Ｆ０＝３０００Ｎ、Ｋ＝３０时，制动时间为１．８８ｓ，回收能量为４２．１Ａｓ，平均加速度为－２．０１ｍ／ｓ２。
此时回收能量较最大值减少２．３％，而平均加速度为最大值的７４．１％，此阶段充电电流最大值为３５．９Ａ。
４仿真模型及结果根据汽车动力学理论并结合其它相关方程可得仿真模型：驱动力合力：Ｆｔ＝Ｆｆ＋Ｆｊ＋Ｆｉ＋Ｆｗ其中,Ｆｔ为作用于车轮上的驱动力合力，Ｆｆ为滚动摩擦力，Ｆｊ为加速阻力，Ｆｉ为坡度阻力，Ｆｗ为空气阻力。
在城市工况下，Ｆｉ和Ｆｗ可忽略。
其中，车体质量为Ｍ，瞬时车速为Ｖ，制动初始车速为Ｖ０，电制动结束时车速为Ｖ１，充电电流为Ｉ，电池端电压为Ｕ。
其它符号含义与前相同。
在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ环境下建立仿真模型，可得电机转速曲线如图１所示，充电电流曲线如图２所示，回收能量曲线如图３所示。
５制动能量回收控制算法功效的评价以初始速度为６０ｋｍ／ｈ的电制动典型过程为例，经仿真计算可得，回收能量占车体总动能的６５．４％，其余的３４．６％为机械刹车和电刹车过程中的损耗。
以我国轿车２５循环工况为例，考虑到摩擦阻力及各部分效率的问题，回收能量占总耗能的２３．３％。
实验证明，本文提出的制动能量回收控制策略是简洁有效的。
在典型城市工况下，配备能量回收系统的ＸＬ型纯电动轿车运行可靠，可以延长续驶里程１０％以上。
６其它相关问题的讨论锂电池由于比能量高，也是ＥＶ常用的动力源。
实验证明国内研制的锂电池瞬时（２０ｓ）充电电流上限可达１Ｃ，对常用的８０Ａｈ锂电池而言，其最大充电电流为８０Ａ左右。
但是出于安全方面的考虑，如果把制动能量回收系统用于锂电池系统，需要严格的限流措施或将电刹车与机械刹车同时作用。
制动能量回收的另一种情况是汽车下长缓坡。
我国规定城市道路坡度不超过８％，在此条件下，如果ＥＶ下坡速度为３０ｋｍ／ｈ（ｎ＝２２００ｒ／ｍｉｎ，效率＝０．８４７），则制动充电电流为３７．６Ａ，对镍氢电池来说不到０．４Ｃ，可以安全地持续充电。
尽管本课题针对纯电动车，但由于混合动力车与纯电动车的能量回收规律相似，因此以上讨论同样适用于各种混合动力车，主要区别在于电池放电倍率大小不同。
