新能源汽车基本构造及原理：制动能量回收系统
发布时间：2025-12-06 11:13:01| 浏览次数：
新能源汽车对能源的高效利用是发挥其节能优势的关键，这其中的关键部件就是高压电池，电池储存能量的多少是决定汽车在纯电动模式下续驶里程的重要因素。目前电池技术仍是发展电动汽车的瓶颈。
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这类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，回收入高压电池，相当于增加了电池的容量。制动能量回收是指在减速或制动过程中，驱动电机工作于发电状态，将车辆的部分动能转化为电能储存于电池中。同时，施加电机回馈转矩于驱动轮，对车辆进行制动，这种制动方式称为再生制动或回馈制动。
制动能量回收技术在电驱动车辆上的应用，可以增加车辆一次充电的续航里程。制动能量回收由电制动系统和液压制动系统共同完成。液压制动系统是制动能量回收系统关键的执行机构，其任务是对制动压力进行控制，保证驾驶员良好的制动踏板感觉，确保整车制动安全性。在现有的技术条件下，制动能量回收对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，在高压电池充电效率为100%，电动机效率、制动回馈效率为50%，车辆总消耗能量50％用于获得车辆动能的设定条件下，采用再生制动能量回收，可提高车辆续驶里程约33%。
由于电动机产生的再生制动力矩通常达不到传动燃油车中的制动系统产生的制动性能，所以在电动汽车中，制动能量回收系统包括液压制动和再生制动两个子系统（原理简图如下图所示），同时涉及到整车控制器、变速器、差速器和车轮等相关部件，电制动系统包含驱动电机及其控制器、高压电池和电池管理系统、电机控制器用于控制驱动电机工作于发电状态,施加回馈制动力;电池管理系统控制电能回收于电池;液压控制系统包括液压制动执行机构和制动控制器,用于控制摩擦制动力的建立与调节。
为了在满足制动性能要求下尽量多的回收车辆的动能，应该协调控制液压制动和再生制动两个子系统，这样就会两个基本问题需要解决，一是如何在再生制动和液压制动之间分配所需的总制动力，以尽可能多的回收车辆动能；二是如何在前后轮轴上分配总制动力，以实现稳定的制动状态。
目前基本上有四种不同的制动控制策略：具有最佳制动感觉的串联制动策略、具有最佳能量回收率的串联制动策略、并联制动策略和ABS防抱死制动策略。具有最佳制动感觉的串联制动策略。控制策略通过软件实现，与维护与保养无关，故本章节不做详细介绍，仅以其中之一做概述。
具有最佳制动感觉的串联制动系统通过控制器控制施加于前后轮上的制动力，而使制动距离达到最小，且驾驶者的感觉良好。这就要求施加在前后轮的制动力遵循理想的制动力分布曲线。
当系统检测到制动踏板行程小于某值时，将仅有再生制动施加于前轮，模拟了传统汽车中发动机延迟点火作用。当系统检测到制动踏板行程大于该值时，施加于前后轮的制动力遵循理想的制动力分布曲线，当所需的制动力小于电机所能产生的最大制动力，只采用电机再生制动；反之，电机将产生其最大的制动转矩，剩余的制动力由机械制动系统补足。
由于电机不同于内燃机的外特性，电动机产生的最大再生制动力与其转速密切相关。在低转速(低于基本转速)的状态下，其最大转矩为常量。在高转速(高于基本转速)状态下，最大转矩随着转速呈双曲线形下降。因此，在制动踏板位置不变时，机械制动转矩将随车速而变化。
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