ＶＡ 一
汽车再生制动能量回收系统综述
吴正乾
（永州职业技术学院湖南永州４２５１００）
摘要： 汽车制动能量至今已被开发利用，如电动车，但还需进一步改进。从再生制动原理、能量转换与存储、控制策略及关键技术等方面对汽车再生制动 能量回收系统进行综述，并提出汽车再生制动能量回收系统亟待解决的问题。 关键词： 再生制动；能量回收：控制簧略 中圈分类号：Ｕ４文献标识码：Ａ文章编号：Ｉ６７１－－７５９７（２０１０）０４２０２１６一Ｏ１
当今汽车造成对能源和环境的压力日益成为各国共同关注的问题，汽
车制动能量至今还是一种未开发利用的能源，在制动过程中大量的动能只 能通过摩擦转化为热能耗散掉，这不但浪费了宝贵的能源也导致汽车制动
系统过早地磨损，增加了汽车使用成本。有关文献表明，在城市驾驶工况
下制动能量占总驱动能量的５０％左右［１］，而在汽车下长坡及滑行中，为了
消除汽车多余的动能，制动器的热衰退性问题成了汽车在这些工况下的安
全隐患。在人们对汽车能耗、环保、安全性能要求日益苛刻的今天，制动
能量回收再利用成为汽车技术研究中的热点问题。
１汽车再生■ 一一
再生制动是指汽车在减速或制动过程中，在保证车辆制动性能的条件
下，通过与驱动轮（轴）相连的能量转换装置，把汽车的一部分动能或位能 转化为其它形式的能量，并储存在能量储存装置中，然后在汽车起步或加
速时释放能量，如图１所示，以增加驱动轮（轴）上的驱动力或增加混合动力
汽车及电动汽车的续驶里程。既实现了车辆的减速和制动，又有效地降低
了整车的燃油消耗和污染物排放。还减少了制动器摩擦片的磨损［１］。
２汽车再生■精■■ 图ｉ再生制动原理框图
２．Ｉ能量转换装置
在电储能再生制动中，能量转换装置的作用是进行制动和驱动转矩的
变换，把汽车惯性动能转换成为电能，是一个发电过程。为了实现制动能
量的回收和释放，都还需要有合适的传动装置，目前普遍采用集成电机形 式，用一个电机和一个行星齿轮机构组合，既担当发电机（再生制动电
简述制动能量回收的过程和原理
制动能量回收是一种技术，可以将汽车在制动时产生的能量转化为可储存的电能。这种技术通常被应用于混合动力和电动汽车中，以提高能源利用效率和行驶里程。
制动能量回收的过程原理基于电动汽车的多电池系统和电动发动机的工作机制。当驾驶员踩下制动踏板时，传统内燃机车辆会减速和停止，而电动汽车则会经历以下步骤：
1. 制动踏板压力：驾驶员通过踩下制动踏板施加制动力。这会触发制动系统，使车辆减速。
2. 电动发动机反转：制动力传递到电动发动机，电动发动机会将动能转化为电能。电动发动机会利用磁铁的磁场效应产生电流。
3.发电和能量转化：电动发动机转动时，会制动能量转化为电能。这些电能会通过电力管理系统传输到高压电池中。
4. 储能：高压电池是电动汽车的主要能源储存装置。制动能量通过充电传输到高压电池，以备以后使用。这个过程类似于储存太阳能或风能。
5. 供能：储存在高压电池中的电能可以用于提供动力，驱动电动发动机或其他需要电能的设备。这将减少从电动电池中提取能量的需求，从而延长电动汽车的行驶里程。
通过制动能量回收技术，电动汽车能够在制动过程中更高效地利用能量，减少对主动力电池的依赖。这有助于汽车主电池的寿命，并提高整体的能源利用效率。制动能量回收是电动汽车技术中的一项重要创新，为可持续交通和绿色出行做出了贡献。
制动能量回收系统
目录 概述 制动能量回收系统又名Braking Energy Recovery System:是指一种应用在汽车或者轨道交通上的系
统，能够将制动时产生的热能转换成机器能、并将其存储在电容器内，在使用时可迅速将能量释放，
制动能量回收原理
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已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。
一般认为，在车辆非紧急制动的普通制动场合，约1/5的能量可以通过制动回收。制动能量回收按照
混合动力的工作方式不同而有所不同。
比如在丰田普锐斯混合动力车上，车辆运动能量能够通过液压制动和能量回收制动的协调控制回收。
但在本田Insight混合动力车上，由于发动机与驱动电机连接，所以不能够消除发动机制动。因此，在制动
时发动机全部气门关闭，以消除泵气损失，而只存在发动机本身的纯粹的机械摩擦损失。
在发动机气门不停止工作场合，减速时能够回收的能量约是车辆运动能量的1/3。通过智能气门正时
与升程控制系统使气门停止工作，发动机本身的机械摩擦(含泵气损失)能够减少约70%。回收能量增加到
车辆运动能量的2/3。
制动能量回收液压制动协调控制的概况 制动能量回收问题解决方案
可以通过在发动机与电机之间设置离合器，在车辆减速时，使发动机停止输出功率而得以解决。但制
动能量回收还涉及到混合动力车的液压制动与制动能量回收的复杂平衡或条件优化的协调控制。那么，为
什么可以通过驱动电机能够回收车辆的运动能量呢？概要地说，其原因就是电机工作的逆过程就是发电机工作状态。一般电学基础理论早已阐明，表示电机驱动的工作原理是Fleming的左手定则，而表示发电原理的则是Fleming右手定则。由于电机运转，线圈在阻碍磁通变化的方向上发生电动势。该方向与使电机
刹车动能回收原理
1.踩刹车：当驾驶员踩下刹车踏板时，传统汽车中使用的刹车系统会将刹车踏板的机械能转化为制动器摩擦能，并且摩擦能会转化为热能散失到周围空气中，造成能量损失。
2.转化为电能：对于带有刹车动能回收功能的电动车或混合动力车，当驾驶员踩下刹车踏板时，车辆的控制系统会感应到减速或刹车的需求，并开启动能回收系统。此时会将动力电池中的电能返还给电动机，电动机变为发电机，将动能转变为电能，并通过电控器储存在动力电池中。
3.储存和使用：储存在动力电池中的电能可以供车辆进行加速或提供额外的动力，从而降低电池的放电速度，延长电池的寿命。此外，储存的电能也可以用于车辆的其他电气设备供电，如空调、音响等。
在上图中，当驾驶员踩下刹车踏板时，刹车系统将刹车踏板的机械能转化为制动器摩擦能，同时刹车动能回收系统将动能转化为电能并回馈给电动机。
1.能量回收：刹车动能回收可以将动能转化为电能，并将电能储存或回馈给电动机，实现能量的回收和再利用，减少能量的浪费。这对于电动汽车和混合动力车来说特别重要，可以提高能源利用效率。
2.减少制动器磨损：通过刹车动能回收，车辆在刹车时可以减少对制动器的依赖，使制动器的磨损程度降低，延长制动器的使用寿命。
3.动能平衡：刹车动能回收可以通过调节电机的扭矩和回馈电流，实现动能平衡。当车辆需要减速或刹车时，电动机的转动将被减缓，从而减少了能量的损耗和供电需求。 4.减少污染：通过减少传统刹车系统所产生的摩擦能，刹车动能回收可以降低车辆的能量损耗和排放，减少对环境的污染。
需要注意的是，刹车动能回收并不是完全的能量回收，其中仍然存在损耗。在能量转化的过程中，电能的转换效率、转换过程中的电阻损耗、回馈给电动机时的电缆传输损耗等都会导致能量损失。因此，在具体的实际应用中，需要综合考虑各种因素，以及车辆的行驶状况和驾驶员的操作习惯，以达到最佳的能量利用效果。
