电动汽车再生制动能量回收方法

1、电动车制动能量回收的工作原理

制动能量回收是现代电动汽车以及混合动力汽车重要技术之一，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，车辆的动能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汽车上，这种被浪费的动能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。
制动能量回收就是把电动汽车电机无用的、不需要的或有害的惯性转动产生的动能转化为电能，并回馈蓄电池。同时产生制动力矩，使电动机快速停止无用的惯性转动，这个总过程也成为再生制动。
电动汽车正常行驶时，电动机是一个能将电能转化为机械能的装置。而这个转化过程常见的是通过电磁场的能量变化来传递能量和转化能量的，从更直观的力学角度来讲，主要体现为磁场大小的变化。电动机接通电源，产生电流，构建了磁场。交变的电流产生了心变的磁场，当绕组们在物理空间上呈一定角度布置时，将产生圆形旋转磁场。运动是相对的，等于该磁场被其空间作用范围内的导体进行了切割，于是导体两端建立了感应电动势，通过导体本身和链接部件，构成了回路，产生了电流，形成了一个载流导体，该载流导体在旋转磁场中将受到力的作用，这个力最终成为电动机输出扭矩中的力。当电动汽车减速和制动时，即切除电源时，电动汽车电机惯性转动，此时通过电路切换，往转子中提供相比而言功率较小的励磁电源，产生磁场，该磁场通过转子的物理旋转，切割定子的绕组，于是定子感应出电动势，也成逆电动势，此时电动机反转，功能与发电机相同，是一个将机械能转化为电能的装置，所产生的电流通过功率变化器接入蓄电池，即为能量回馈，至此制动能量回收过程完成。与此同时转子受力减速，形成制动力，这个总过程合称再生制动。

2、电调ESC如何用软件实现再生制动和能量回收?

1）只能实现能量的单向流动，对于需要频繁起动和制动的地铁、轻轨等交通工具，制动能量的回收有着很大的潜力。车辆再生制动产生的反馈能量一般为牵引能量的30％甚至更多。而这些再生能量除了按一定比例(一般为20％～80％，根据列车运行密度和区间距离的不同而异)被其它相邻列车吸收利用外，剩余部分将主要被车辆的吸收电阻以发热的方式消耗掉或被线路上的吸收装置吸收。如果在一列地铁列车刹车时附近没有其他列车加速运行，那它所回馈的电能中只有30％～50％能被再次利用(尤其是在低电压、高电流的网络系统里)。如果当列车发车的间隔大于10 min时，再生制动能量被相邻列车吸收重新利用的概率几乎为零。

（2）由于制动电阻的发热引发站台和地下隧道热量积累、温度上升，某些城轨系统隧道温度高达50℃，不得不加大通风设备的容量，造成严重的二次能耗；

（3）对于车载制动电阻模式制动电阻增加车体自重造成的电能消耗十分可观 ；

（4）牵引网上同时在线运行的车辆有十几对甚至几十对，负荷的变化造成牵引网压波动严重，不利于车辆平稳、可靠运行。可见车辆的制动能量至今还是一种没有被很好地开发利用的能量。

目前,在我国大力提倡节能降耗的形势下，城轨供电系统的发展进度已滞后列车车辆技术的发展，多个待建的城市轨道线路，如无锡、苏州、长沙、西安、深圳和广州等多条线路，都提出了对现有牵引供电系统进行技术改造的需求或者是寻求更好的储能装置去回收这些多余的再生能量。再生制动能量循环利用主要有储能和逆变两种方式:储能所采用的技术主要有蓄电池储能、电容储能、飞轮储能3种;而能量回馈所采用的技术主要是逆变至中压网络和低压网络两类。

首先介绍储能型回收装置

3、电动汽车在制动能量回收回收时电机是不是在反转？

制动能量回收是现代电动汽车以及混合动力汽车重要技术之一，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，车辆的动能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汽车上，这种被浪费的动能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。

制动能量回收就是把电动汽车电机无用的、不需要的或有害的惯性转动产生的动能转化为电能，并回馈蓄电池。同时产生制动力矩，使电动机快速停止无用的惯性转动，这个总过程也成为再生制动。

电动汽车正常行驶时，电动机是一个能将电能转化为机械能的装置。而这个转化过程常见的是通过电磁场的能量变化来传递能量和转化能量的，从更直观的力学角度来讲，主要体现为磁场大小的变化。电动机接通电源，产生电流，构建了磁场。交变的电流产生了心变的磁场，当绕组们在物理空间上呈一定角度布置时，将产生圆形旋转磁场。运动是相对的，等于该磁场被其空间作用范围内的导体进行了切割，于是导体两端建立了感应电动势，通过导体本身和链接部件，构成了回路，产生了电流，形成了一个载流导体，该载流导体在旋转磁场中将受到力的作用，这个力最终成为电动机输出扭矩中的力。

当电动汽车减速和制动时，即切除电源时，电动汽车电机惯性转动，此时通过电路切换，往转子中提供相比而言功率较小的励磁电源，产生磁场，该磁场通过转子的物理旋转，切割定子的绕组，于是定子感应出电动势，也成逆电动势，此时电动机反转，功能与发电机相同，是一个将机械能转化为电能的装置，所产生的电流通过功率变化器接入蓄电池，即为能量回馈，至此制动能量回收过程完成。与此同时转子受力减速，形成制动力，这个总过程合称再生制动。

4、电动汽车制动能量回馈有四个重要的前提条件是什么？

行驶工况：行驶工况不同，汽车的制动频率不一样，从而可回收的制动能量不同。
蓄电池：蓄电池的充电效率要受到蓄电池的SOC值、蓄电池温度以及充电电流的限制。蓄电池SOC值很高或者温度很高时都不能进行制动能量回收。充电电流过大时，会使蓄电池温度快速升高，也不能回收制动能量。
电机因素：电机能够提供的制动转矩越大，能够回收的制动能量越多。电机的再生制动转矩受到发电功率和转速制约，当制动强度过大时，电机不能满足制动要求。
控制策略：为了保证在制动安全的条件下实现能量充分回收，需要合理设计再生制动与机械制动的分配关系
驱动型式：再生制动系统只能回收驱动轮上的制动能量。

5、什么是再生制动，为什么对电动汽车有用？

虽然近些年纯电动汽车技术在不断的提升，但是里程焦虑依然存在，而导致里程焦虑的主要原因，包括充电时间较长、充电设施不完善以及动力电池技术方面的制约等等。为了缓解这种状况，很多纯电动汽车都配备了再生制动系统。那么什么是再生制动？对纯电动汽车又有什么用处呢？

其实所谓的再生制动，就是将纯电动汽车在行驶过程中的机械能转化为电能，为动力电池进行充电。这样的话，既可以减少能量的损耗，又可以在一定程度为电池补充电量。所以对纯电动汽车来说，可以在一定程度上缓解里程焦虑。

搭载再生制动系统的纯电动汽车，当驾驶员刹车或者是松开电门的时候，该系统会自动启动。由汽车在运行过程中的机械能带动电机反向运转，通过电磁感应的原理转化为电能为电池进行充电，而这也实现了能量的回收。不过有一点需要注意的是，当松开电门时，再生制动系统启动，车辆相当于逐步刹车状态。这个时候后方刹车灯并不能亮起，后方车辆无法进行正确判断，容易造成追尾事故的出现。当然，现在很多车型已经有所改善。

虽然搭载了再生制动系统的车型可以将车辆行驶的机械能逐步转换为电能，为电池进行充电，但是这一过程的能量转换并不是100%，中间也存在着消耗。主要就是相关部件的摩擦转化成热能，从而散射到空气中。而就目前的技术来看，按照正常的使用条件计算，回收的效率约在70%左右。

再生制动可以在一定程度上可以延长纯电动汽车的续航里程，对于缓解里程焦虑有一定的作用。但是即便如此，各大汽车厂商也应当继续加大对动力电池技术的研究，提高其稳定性，这才是解决里程焦虑的正确之路。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

6、采用无刷电机的电动车能实现制动能量回收吗?

采用无刷电机的电动车能实现制动能量回收,采用飞轮储能方法。
飞轮储能是利用高速旋转的飞轮来储存和释放能量，当汽车制动或减速时，先将汽车在制动或减速过程中的动能转换成飞轮高速旋转的动能；当汽车再次启动或加速时， 高速旋转的飞轮又将存储的动能通过传动装置转化为汽车行驶的驱动力。
制动能量回收就是把电动汽车电机无用的、不需要的或有害的惯性转动产生的动能转化为电能，并回馈蓄电池。同时产生制动力矩，使电动机快速停止惯性转动，这个总过程也成为再生制动。 在行驶工况变化比较频繁的路段，采用制动能量回收可增加续驶里程约20％。

7、什么是电动汽车再生制动能量回收控制系统

再生制动是电动汽车所独有的，在减速制动(刹车或者下坡)时将汽车的部分动能转化为电能，转化的电能储存在储存装置中，如各种蓄电池、超级电容和超高速飞轮，最终增加电动汽车的续驶里程。如果储能器已经被完全充满，再生制动就不能实现，所需的制动力就只能由常规的制动系统提供。
图1所示为电动轿车所采用的制动系统结构，当驾驶员踩下制动踏板后，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。再生制动时，再生制动控制回收再生制动能量，并且反充到动力电池中。

8、纯电动车的动能回收是什么原理？是每辆纯电动车都有吗？

您好，不是所有的纯电动车都有动能回收功能，也并不是刹车损失的所有动能都能回收内起来。一般具有容这个功能的车辆都会有一个E档位，代替前进挡D挡，调到E档位时，就启动了动能回收功能。E挡通过B+、B- 两个按键有1、2、3档位可以调整，档位越高回收的能量越多，一般1、2挡为轻度能量回收，踩刹车才会回收能量，3挡为重度能量回收，只要轻轻松开油门，能量就能得以回收。

具体原理较为复杂，简单理解为机械制动系统和再生制动系统同时工作，机械制动系统负责刹车，再生制动系统负责将能量回收起来，给电池充电。这样原本刹车损失的动能，可以回收起来加以利用，对于电池续航里程非常头疼的纯电动车来说，这是一个非常重要的功能。

9、新能源汽车能量回收的前提？

电动汽车制动能量回收是提高能源利用效率的关键，只要汽车有电机和电池，就可以实现制动能量回收。制动能量回收技术涉及整车电控、动力电池、驱动电机等多个零部件，是需要协调控制的系统技术。

整车能耗指标等调控策略不同，制动量也不一样。当然，最佳回收能量状态是它同时对再生制动力和机械制动力进行精准把控的结果，能够实现智能化的控制。当车辆制动强度没有路面附着系数大时，车辆又不抱死下状态下应尽可能利用前轮制动力；当附着系数很大时，再生制动力达到最大值，此时只能用再生制动力制动。
简单来说，新能源汽车能量回收功能是一套精准、智能的操作系统，在合适的状态下各个部件互相配合，用合适的能量回收方案就能发挥出它的最佳效率，尤其是制动能量回收要整合电机、电池等关键要素才能实现最高效率。

10、电动/混合动力汽车制动能量回收中电机和电池之间的连接关系

问题在你用的是直流电机。进入制动运行时，机械能转化为电能，通过开关管向直流电源充电。但这样未必可以直接连接蓄电池，中间要加入dc/dc环节，以满足充电需要。同样的，如果是交流电机，就是先逆变器回来，再整流。