制动能量回收技术及其在混合动力摩托车上的应用
随着地球环境的变化，世界各国制定了严厉的法规以限制机动车的尾气污染物排放。有限的石油资源和日益提高的环保意识也促使汽车和摩托车必须降低燃油消耗和排放。我国摩托车年产量和保有量年年攀升，节能与环保问题尤其突出。但摩托车受技术、成本及空间等方面的影响，降低油耗和排放的技术不及在汽车上成熟，所以有必要开发出适合我国国情的摩托车新技术，使摩托车行业得以进一步健康发展。
一、混合动力摩托车
混合动力摩托车指的是由两种或两种以上的动力作为驱动源的摩托车。目前我国摩托车主要是由汽油发动机驱动，受成本的限制，这种发动机是化油器供油。于节油、环保都不利。在我国，电动摩托车得到了一定的发展，技术相对比较成熟，所以以汽油发动机和电动机作为驱动源具有广阔的发展空间。混合动力摩托车可通过下列途径达到节油目的：选择较小功率发动机；取消发动机怠速；控制发动机在高效区工作；发动机断油；适当增大电池ＳｏＣ（ＳｔａｔｅｏｆＣｈａｒｇｅ）窗口；回收再生制动能量。
二、制动能量回收技术
当车辆滑行或制动时，传统摩托车通过机械制动器系统将车辆的动能转化为热能，消耗在转动鼓（盘）上而浪费掉。混合动力摩托车由于加装了电机系统，在车辆滑行或制动时，可利用电机吸收能量。回馈到电池组中储存起来。为了最大限度地回收再生制动能量，控制策略应是优先由电机再生制动，当电机满足不了整车制动强度或电池的ＳｏＣ达到最大限值时，机械制动参与工作以实现制动的可靠性。在制动过程中，整车控制策略分配制动力矩，实现电机最大限度地回收再生制动能量。研究表明，电机再生制动能量的回收可节油５％～１２％。
三、制动能量回收控制策略
１、制动能量回收控制逻辑
制动能量回收系统控制的目标是，在维持车辆原有制动性能和满足驾驶员制动要求的基础上，最大程度地回收车辆的动能。
制动能量回收系统工作时，首先根据制动踏板位移来判别驾驶员的制动需求，然后根据制动要求和车辆以及路面状况来确定后轮摩擦制动扭矩和回收制动扭矩。在满足驾驶员要求和车轮不趋于抱死的情况下，在驱动轮上应尽量增大由电机提供的回收制动扭矩。当回收制动扭矩低于驾驶员所需求的制动扭矩时，为了满足驾驶员的制动需求，应使用摩擦制动装置产生摩擦制动扭矩。在这种情况下回收制动扭矩和摩擦制动扭矩配合工作，达到制动目的。图１所示为回收制动控制模块内部的控制逻辑。
在制动能量回收系统中，回收制动控制模块根据电机的扭矩特性，决定可回收制动扭矩的范围，并传递给摩擦制动模块。摩擦制动控制模块根据驾驶员制动需求，按保持摩托车的方向稳定性和最大化能量回收的原则来初步决定前、后轮之间的制动力比例和数值，以及回收制动力和摩擦制动力之间的比例和数值。之后，摩擦制动控制模块将计算出来的所需回收制动扭矩的量值传递给回收制动控制模块，回收制动控制模块再据此去控制电机回收制动能量。如果电机的回收制动扭矩已经达到其最大值时还不能满足驱动轮上的制动需求，则剩余部分的制动力矩由作用于该轮的摩擦制动来补充。如果作用于电机的实际回收制动扭矩为零，则驱动轮上所有的制动需求都由该轮的摩擦
口覃明园陆华忠杜灿谊能量回收技术及其在混合动力摩托车上的应用
制动来满足。
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）满足制动的安全要求，符合驾驶员的制动习惯。制动过程中，对安全的要求是第～位的，需要找到电刹车和机械制动的最佳覆盖区间，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摩托车，其制动过程应尽可能地与传统的制动过程近似，这将保证在实际应用中回收系统有吸引力，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。电动摩托车中常用的是永磁直流电机或感应异步电机，应针对不同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。电动摩托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。
囹力
（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
电电流值。
四、控制系统的设计
１、硬件设计
本系统控制中心要完成的工作是：对车速的测量计算、驾驶员对制动踏板力度的测量（这一步可以通过测量制动位置的方法来求出）、对油门位置的确认、电池状态的检测。为完成以上工作，并保证其可靠性、耐久性，必须要对系统硬件进行精心设计（见图２）。
系统以ＡＴＭＥＧＡｌ６８位单片为控制核心，有四个信号输入。
Ａ、选择ＰＤ６为车速传感器输入，利用ＡＴＭＥＧＡｌ６的１６位加计数定时器／计数器Ｔ／Ｃ１的输入捕获功能，计算两次输入脉；中的时间差，从而求出车速。车速传感器用霍尔传感器ＡＨ２０检测，车轮转一周则ＡＨ２０发出一次脉冲，输出图形如图３。
通过测出ｔ２和ｔ１时间差，即：
△ｔ＝ｔ２一ｔ１
从而可得车速：Ｖ＝２竹Ｒ／△ｔ
其中：Ｒ为车轮的半径
Ｂ、油门位置传感器用一个触点开关表示，联接ＭＥＧＡｌ６的ＰＤ４脚，当油门踏板不工作时，ＰＤ４脚为高电平，工作时ＰＤ４接地，此时ＰＤ４为低电平，表示油门踏板已经工作。
Ｃ、制动踏板信号用滑变电阻代替，当滑变电阻值改变时，其两端电压亦随其改变，通过测量其两端电压值就可知道当前制动踏板所处的位置（见图４）。
制动踏板传感器输出接到ＭＥＧＡｌ６的ＰＡ０脚，ＭＥＧＡｌ６ＰＡ针脚带有模数转换功能，根据制动踏板位置传感器输出电压大小，就可以对驾驶员需要的制动
力大小进行判断。
Ｄ、电池信号用美国ＤＡＬＬＡＳ公司生产的
●
Ａ
］厂］厂］．
０ｔ１｛２ｆｒ
图３ＡＨ２０输出波形图
ＤＳ２４３８蓄电池测量芯片来采集，通过ＤＳ２４３８对蓄电池的信息采集便可知蓄电池所处的状态（可充电或不可充电），从而达到保护蓄电池的目的（见图５）。
ＤＳ２４３８是美国ＤＡＬＬＡＳ公司近年生产的ＢａｔｔｅｒｙＭｏｎｉｔｏｒ系列芯片的一种专门用于电池检测的微电子芯片，该芯片内部集成了温度传感器、～Ｄ转换器、电流积分器等电路，具有测量电池温度、电压、电流和累计电量等多项功能，测量功能强大且价格低廉，是一种高性能价格比的测量芯片。
ＤＳ２４３８为了跟踪测量电池的剩余电量而使用了一个集成电流累加器ｌＣＡ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｕｒｒｅｎｔＡｃｃｕｍｕＩａ—ｔｏｒ）。ｌＣＡ是一个累积电池组投入使用后的全部流入和流出电池电流的寄存器。所以ｌＣＡ的值可以表示为电池的剩余电量。如上所述，电池电流是通过每２７４６ｍｓ测量一次外接电阻Ｒｓｅｎｓ上的电压获得的。根据此值的正、负而将其在ＩＣＡ寄存器中加入或减除。ｌＣＡ是一个８位的二进制计数器，它综合了每次测得的外接电阻Ｒｓｅｎｓ上的电压。格式如下表所示：
臣Ｔ玎一了●丁Ｆ■Ｔ习最高位（单位Ｏ．０１Ｃ）最低位
正常情况下充满电的电池电量是１Ｃ。剩余电量可由下式计算得出：
乘０余电量＝ＩＣＡ×００１（Ａｈｒ）
Ｅ、显示部分用ＬＣＤｌ６０２显示，其具有两行１６字符的显示能力，能满足系统的显示要求。系统主要显示电池状态（剩余电量、充电或放电）、当前车速等信息，使驾驶员对制动回收系统进行实时监控。
２、软件设计
要完成对制动回收系统的控制，须完成对制动踏板位置、油门位置及车速的确认和测量。软件采用模块化的设计方法，即把功能分为若干个小部份，最后将各部份组合应用。本软件可分为：测速模块、制动踏板位置测量模块和油门位置确认模块、电池控制测量模块、显示模块等。此外加上一个主程序构成系统软件。程序模块化如图６所示，程序流程图如图７所示。
五、试验结果分析
试验用车是自行设计的混合动力摩托车，装有１００ｍＩ排量的发动机，３５０Ｗ功率的电机，供电电压为３６Ｖ～４８Ｖ，经过道路试验和标定，所研究开发的摩托车制动回收技术能如期实现。
１、制动距离
摩托车制动性能直接关系到驾驶员生命安全，因而其制动性能好坏应是混合动力摩托车制动能量回收系统可行性的重要评判指标。在电池电量ＳｏＣ为４０％时，将实验车从０ｋｍ加速到３５ｋｍ／ｓ，有／无制动功能回收系统制动距离对比。按ＧＢ５３５８《摩托车制动性能试验方法》或ＧＢ４５６２《轻便摩托车制动性能试验方法》进行。
表１制动距离对比
试验有制动回收系统无制动回收系统１３７ｍ３８ｍ
２３４ｍ４０ｍ
３３．４ｍ３．９ｍ
ｄ３６ｍ４２ｍ
５３５ｍ４２ｍ
２、蓄电池能量消耗
起始以蓄电池ＳｏＣ为１００％开始，经过五次试验，每次两辆车的行驶条件和行驶距离都一样，在完成５０ｋｍ
表２蓄电池能量消耗对比
试验有制动回收系统无制动回收系统１７０％５６％
２６５％５９％
３６８％６０％
４７２％５７％
５７３％６０％
距离后，蓄电池容量如表２所示。
通过对比制动距离和蓄电池能量消耗可知，制动能量回收系统在混合动力摩托车上的应用是可行的，并且很有发展潜力。
六、结束语
混合动力摩托车具有节能、环保等特点，适合现阶段我国的国情，具有很高的推广价值。而混合动力摩托车中的制动能量回收技术更是实现混合动力摩托车节油的关键技术。在今天，汽油摩托车生产技术已相对成熟，谁先拥有先进的技术谁就将是行业明天的佼佼者。①
参考文献
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【２】陈清泉，孙逢春．混合电动车辆基础．北京：北京理工大学出版社．２００１
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（上接２８页）
要将轮胎装上时，先在胎唇上抹肥皂水（有轮胎腊更好），越多越好。小心地将一侧的胎唇放进轮圈内，胎唇固定器的部位先放，然后放进内胎，注意内胎不要被固定器夹住，特别是气嘴部位。开始充气，检查固定器的螺丝直不直，胎唇与轮圈是否接合紧密，并修整内胎使气嘴也保持直立。充气时仔细观察胎唇是否均匀地上来，如果没有，可使用塑胶锤沿轮圈敲打，如仍无效果，须放气后用脚踏着胎唇，将没有上来的胎唇提上来，如果肥皂水没干，胎唇就应该上来，要领是必须将固定器及气嘴部位的胎唇先拉上来。如果有人协助，边充气边用塑胶锤敲打就容易多了。若比赛时间已临近，可采用应急方法，将轮胎板手手柄插进轮胎未上来的部位把胎唇硬拉上来。
胎唇固定器的螺丝须在胎压较高时紧固，然后再放气来调整胎压，这样效果较好。作为越野摩托车，不管怎样调整胎压，都必须是在悬挂系统的优先调整下进行。唯如此，才能使赛车达到最佳状态。④
制动能量回收技术及其在混合动力摩托车上的应用
作者：覃明园， 陆华忠， 杜灿谊
作者单位：
刊名：
摩托车信息
英文刊名：MOTORCYCLE INFORMATION
年，卷(期)：2006，""(20)
被引用次数：0次
参考文献(7条)
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2.陈清泉.孙逢春混合电动车辆基础 2001
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制动能量回收技术现状及发展趋势
研究生课程考核试卷 （适用于课程论文、提交报告） 科目：汽车技术现状及发展趋势教师：贺岩松姓名：赵金龙学号：20110702218 专业：车辆工程类别：学术 上课时间：2011年11月至2011年11月 考生成绩： 阅卷评语： 阅卷教师(签名) 重庆大学研究生院制
再生制动技术现状及发展趋势 摘要 随着新能源危机的加剧，混合动力汽车和纯电动汽车已经成为新一代汽车的发展方向，而再生制动技术作为混合动力汽车和电动汽车的一向重要节能技术，已经得到越来越大的重视。再生制动技术使汽车在制动过程中将一部分动能转化为电能并储存在储能装置中，实现了制动减速时的能量再利用。本文对再生制动的工作原理、技术发展现状进行了详细的阐述，并提出日后的发展趋势。 关键词：制动能量；制动能量回收；发展现状 Regenerative Braking Technology Status and Development Trends ABSTRACT With the new energy crisis intensifies, hybrid vehicles and pure electric vehicles has become the new direction of next generation car, and regenerative brakingtechnology as an important energy-saving technology for hybrid vehicles and electric cars has been paid more and more attention.During braking, part of the kinetic energywill be turn into electrical energy by regenerative braking technology so that we can achieve the energy re-use when the car speed is brakingdeceleration .In this paper, regenerative braking technology works and research status has been elaborated in detail and proposed the future development trend. Key words:Braking energy; Energy regeneration and use; Research status
纯电动汽车制动能量回收技术
纯电动汽车制动能量回 收技术 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
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制动能量回收系统研究[D].山东：青岛理工大学，2013.]。 电动汽车发展至今，已有大部分安装了类似装置以节约制动能，经过研究发现，在行驶路况频繁变化的路段，制动能量回收技术可以增加20%左右的续驶里程。 制动能量回收方法 制动能量回收方法有常见三种： 飞轮蓄能。特点：①结构简单；②无法大量蓄能。 液压蓄能。特点：①简便、可大量蓄能；②可靠性高。 蓄电池储能。特点：①无法大量蓄能②成本太高。 电动汽车制动能量回收系统的结构 无独立发电机的制动能量回收系统。①前轮驱动制动能量回收系统；②全轮驱动能量回收制动系统。有独立发电机的制动能量回收系统。 系统传动方式 液压混合动力系统的系统传动方式有四种：串联式；并联式；混联式；轮边式。 串联式混合动力驱动系统。串联式混合动力驱动系统，动力源有：发动机和高压蓄能器。 这种方式只适合整车质量小、车速不能过高的小型公交车等。 并联式混合动力驱动系统。并联式混合动力驱动系统动力源是发动机和高压蓄能器。但并联式车辆在制动能量再生系统不工作或出故障时可以由发动机单独直接驱动车辆。 并联式系统的驱动路线有两条，一条是由发动机传给变速器，
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As a large capacity, fast speed, less pollution and comfortable transportation, urban rail transit effectively alleviate the transportation pressure of the large and medium-sized city, environmental pollution and traffic congestion . In recent years, China began to develop the light rail transit and subway. The subway stations has shorter distance and locomotive has haig density running. During locomotive frequently braking, it produced considerable regeneration energy. Reasonable utilization of the regeneration energy not only save energy, protect environment but also reduce the regeneration energy not only save energy, protect environment but also reduce the voltage grade for the locomotive’s safety operation. This paper is the focus on utilization of the regeneration energy, and The inverter-resistance hybrid method is propose. This topic is purposed to build Metreo regenerative braking and inverter-resistance hybrid energy absorption model by simulation software. Firstly, the urban rail transit power supply system has been introduced. Several vehicle braking scheme has been summarized and analyzed for their advantages and disadvantages. The inverter-resistance hybrid of regenerative braking energy absorption solution has been purposed. Secondly, combined with inver and resistance braking scheme, the model was built analyze and the power and current ofregenerative braking was computd.
电动汽车制动能量回收控制策略的研究
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
车辆制动能量回收
低碳世博，能源再利用—— 基于超级电容的城市轨道车辆制动能量回收 1 概述 由于城市轨道车辆具有运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源和用地等特点，世界各国普遍认识到，解决城市交通问题的根本出路在于优先发展以轨道交通为骨干的城市公共交通系统。随着我国经济的高速发展、城市化进程的不断加快，城市轨道交通将在我国城市公共交通运输中占有越来越越重要的地位。到目前为止我国已有北京、上海、广州、深圳、武汉等城市已经运行，截至2009年9月，我国有27个城市正在筹备建设城市轨道交通，其中22个城市的轨道交通建设规划已经获得国务院批复。至2015年，北京、上海、广州、深圳等22个城市将建设79条轨道交通线路，总长度为2259.84公里，计划总投资8820.03亿元。 城市轨道交通列车的特点就是线路的站间距短，列车运行时频繁地起动、制动，基本上在列车达到最高速时很快就会制动。目前,我国地铁列车大都采用接触网/轨直流供电, 牵引系统大都是变压变频的交流传动系统。列车牵引时从电网吸收能量，制动时采用反馈制动把制动能量反馈回电网, 根据经验，地铁再生制动产生的能量除了一定比例（一般为20%～80%，根据列车运行密度和区间距离的不同而异）被其他相邻列车吸收利用外，剩余部分将主要被列车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。当列车发车密度较低时，再生能量被其他车辆吸收的概率将大大降低。资料表明，当列车发车间隔大于10 min 时，再生制动能量被吸收的概率几乎为零，此时绝大部分制动能量将被车辆吸收电阻吸收，变成热能并向四外散发，这必将使隧道和站内的温度升高。目前国内城市轨道交通在地面采用电阻能耗吸收装置处理列车运行过程中的再生能量，这不仅浪费能量，而且也增加了站内空调通风装置的负担，并使城轨建设费用和运行费用增加。如能将这部分能量储存再利用，这些问题将迎刃而解。 2 可行性分析 城市轨道交通车辆制动能量是否具有回收的可行性，需要对制动能量进行合理计算，并根据其大小确定制动能量是否具有实际回收价值。现以一列上海轨道交通2号线6节车辆编组为例（4节动车，2节拖车），设轨道车辆的制动初速度为70km/h (V1) ，制动末速度为8km/h (V2），M为车辆和载客质量，则利用公式（1）计算电制动能量。（1）
列车再生制动能量回收的方法及分析
列车再生制动能量回收的方法及分析 城市轨道交通是耗电大户。而如何高效利用电能是目前城市轨道交通节能技术的关键问题。车辆在运行过程中，由于站间距一般较短，因此要求起动加速度和制动减速度比较大，并具有良好的起动和制动性能。城轨交通供电系统一直采用二极管整流技术实现交流电源到直流牵引电源的转换，特别是采取24脉波整流技术后，与电网的谐波兼容问题得到较好地解决。该技术虽然可以较好地满足车辆牵引取流的需求，但是此类系统存在以下问题： （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 (1)蓄电池储能 蓄电池储能系统如图所示，该装置是将制动能量吸收到电池介质中，当供电区间有列车需要取流时，再将所储存的能量释放出去，由于蓄电池本身的特点充放电电流小，瞬间不能大功率充放电，所以该装置体积较大电池处于频繁充放电状态将影响其使用寿命，储能容量相对较少。
制动工况对对电动汽车制动回收能量影响的分析3
制动工况对电动汽车制动能量回收影响分析 前言 随着能源和环境问题日益突出，电动汽车已成为替代传统内燃机汽车的最佳选择。受限于当前技术条件，电动汽车续驶里程普遍较短，电动汽车节能技术成为电动汽车研究的重要方面，其中再生制动作为电动汽车节能主要手段，受到国内外学者广泛关注[1-2]。设计阶段的电动汽车结构和动力系统设计、运行阶段的控制策略和制动工况等都是影响再生制动能量回收效果的因素[3]。 目前，制动工况方面的分析研究，多集中对制动工况进行解耦，分别研究制动初速度和制动强度对制动回收能量效果的影响[4-6]，并未综合分析制动工况各因素影响能量回收效果之间的耦合关系，或分析制动强度与制动初始速度对能量回收效果贡献大小。 制动工况分为两种，单次制动工况和循环制动工况[7]，循环制动工况多用在试验条件下对电动车性能测试，日常驾驶中更多应用的是单次制动工况。单次制动工况为本文研究工况，其影响因素包含两个方面：制动强度(z )和制动初速度。 本文以较为普遍的集中电机前轴驱动电动汽车为研究对象，采用制动稳定性较好的理想制动力分配策略，利用Matlab/Simulink 与Isight 建立联合仿真平台，对由制动初速度和制动强度组成的连续设计空间进行试验设计(DOE)。采用最优拉丁超立方设计(Optimal latin hypercube design ，OptLHD)对连续设计空间进行采样，分析制动回收能量与制动初速度和制动强度之间的关系，分析制动工况对制动能量回收的主效应和交互效应，和影响制动能量回收的主次因素。 1制动能量回收影响因素分析 再生制动时受各种阻力损耗、摩擦制动器消耗、电机和电池工作特性和效率、相关部件工作效率等方面的影响，未能将制动动能完全转化为电能存储在蓄电池中。综上各方面将主要因素分为一下三类： (1)影响制动总能量的因素，制动总能量计算公式为()222 1e s v v m E -=（式中，E 为制动总能量，kJ ；m 为电动车整备质量，kg ；s v 和e v 分别为为车辆制动初始和终止速度，1s m -?），得出影响因素主要是制动初速度、电动汽车整备质量等。 (2)影响可回收能量的因素，如制动强度、车辆结构（滚动阻力消耗、空气阻力消耗等）、制动力分配策略（摩擦制动损耗）等。 (3)影响再生制动回收能量的因素，如驱动系统布置、电机和电池工作特性、传动系统特性、各部件及传递线路损耗、控制器损耗等。 以上影响因素主要归为四个方面：车辆结构、动力系统结构、制动工况、制动控制策略，在设计阶段车辆结构、动力系统结构和控制策略确定后，制动工况成为可根据驾驶员主观操纵的影响再生制动能量回收效果的唯一因素。 2仿真模型与验证 2.1理想再生制动力分配策略 本文采用文献[8]中制定的理想制动力分配策略。理想再生制动力分配策略可以保证前后轴制动力得到合理分配，制动稳定性好，该策略包含制动力在前后轴的分配及在电机制动力与摩擦制动力之间的分配两部分。分配电机制动力和摩擦制动力时要优先利用电机制动力，不足部分再由摩擦制动力补充。 2.2建立仿真模型 使用MATLAB/Simulink 建立整车、电机、电池和控制策略等模型，整车参数如表1所示。
新能源电动汽车回收系统资料知识讲解
现代汽车电子技术 题目：电动助力转向系统 摘要 本文从全球环境污染和能源短缺等严峻问题阐述了发展电动汽
车的重要性和必要性，着重分析概括了电动汽车制动能量回收系统的研究现状 关键字电动汽车制动能量回收系统 1 引言 目前，普通燃油汽车在国内外仍占据绝大部分汽车市场。汽车发动机燃烧燃料产生动力的同时排放出大量尾气，其成分主要有二氧化碳（CO2）,一氧化碳（CO）,氮氧化合物(NO X)和碳氢化合物（HC），还有一些铅尘和烟尘等固体细微颗粒物，虽然现代汽车技术已经使汽车尾气排放降到很低，但由于汽车保有量持续高速增加，汽车排放的尾气还是会对人类的生存环境造成很严重的影响，例如近年来不断加剧的温室效应，光化学烟雾，城市雾霾等大气污染现象。 内燃机汽车消耗的能源主要来自石油，石油属于不可再生资源，目前全球已探明的石油总量为12000.7亿桶，按现在的开采速度将只够开采40.6年左右，即使会不断发现新的油田，但总会有消耗的一天。全球交通领域的石油消耗占石油总消耗的57%，由于汽车的保有量持续快速增长（主要来自发展中国家），到2020年预计这一比例将达到62%以上，2010年我国的石油对外依存度已达到53.8%，到2030年预计这一比例将达到80%以上，可见石油资源的短缺将会直接影响我国的能源安全，经济安全和国家安全，不利于我国长期可持续的发展，因此探索石油以外的汽车动力能源是21世纪迫切需要解决的问题。 电动汽车具有无污染，已启动，低噪声，易操纵等优点，相关的技术研究已趋成熟，是公认的未来汽车的主流。自1997年10底丰田推出混合动力车型Prius 以来，电动汽车越来越受市场的欢迎，近年来不少国内外汽车生厂商已向市场推出不少种类的电动汽车，在混合动力汽车领域，日本的丰田和本田不管从技术研发还是在市场销售，宣传等方面已经走在世界的前列，推出了诸如Pius，Insight，Fit，Civic 等量产化混合动力车型，其他国外汽车制造商在本田和丰田之后也相继推出相应的车型，例如宝马3系，5系，7系，8系都推出了相应的混合动力车型，大众途锐的混合动力版，特斯拉推出的MODEL S 纯电动车，国内汽车生产商比亚迪在电动汽车领域已经走在前列，相继推出包含“秦”在内的许多种混合动力车型。
列车再生制动能量回收方法及研究分析
列车再生制动能量回收地方法及分析 城市轨道交通是耗电大户.而如何高效利用电能是目前城市轨道交通节能技术地关键问题.车辆在运行过程中，由于站间距一般较短，因此要求起动加速度和制动减速度比较大，并具有良好地起动和制动性能.城轨交通供电系统一直采用二极管整流技术实现交流电源到直流牵引电源地转换，特别是采取24脉波整流技术后，与电网地谐波兼容问题得到较好地解决.该技术虽然可以较好地满足车辆牵引取流地需求，但是此类系统存在以下问题： （1）只能实现能量地单向流动，对于需要频繁起动和制动地地铁、轻轨等交通工具，制动能量地回收有着很大地潜力.车辆再生制动产生地反馈能量一般为牵引能量地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地不同而异)被其它相邻列车吸收利用外，剩余部分将主要被车辆地吸收电阻以发热地方式消耗掉或被线路上地吸收装置吸收.如果在一列地铁列车刹车时附近没有其他列车加速运行，那它所回馈地电能中只有30％～50％能被再次利用(尤其是在低电压、高电流地网络系统里).如果当列车发车地间隔大于10 min时，再生制动能量被相邻列车吸收重新利用地概率几乎为零.b5E2R。 （2）由于制动电阻地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地容量，造成严重地二次能耗；p1Ean。 （3）对于车载制动电阻模式制动电阻增加车体自重造成地电能消耗十分可观； （4）牵引网上同时在线运行地车辆有十几对甚至几十对，负荷地变化造成牵引网压波动严重，不利于车辆平稳、可靠运行.可见车辆地制动能量至今还是一种没有被很好地开发利用地能量.DXDiT。 目前,在我国大力提倡节能降耗地形势下，城轨供电系统地发展进度已滞后列车车辆技术地发展，多个待建地城市轨道线路，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地需求或者是寻求更好地储能装置去回收这些多余地再生能量.再生制动能量循环利用主要有储能和逆变两种方式:储能所采用地技术主要有蓄电池储能、电容储能、飞轮储能3种;而能量回馈所采用地技术主要是逆变至中压网络和低压网络两类.RTCrp。 首先介绍储能型回收装置 (1)蓄电池储能 蓄电池储能系统如图所示，该装置是将制动能量吸收到电池介质中，当供电区间有列车需要取流时，再将所储存地能量释放出去，由于蓄电池本身地特点充放电电流小，瞬间不能大功率充放电，所以该装置体积较大电池处于频繁充放电状态将影响其使用寿命，储能容量相对较少.5PCzV。
电动车制动能量回收.
电控制动是趋势谈电动车制动解决方案 [汽车之家技术] 围绕电动车的话题更多的集中在续航里程、电池类型、充电方式及时间等一些使用的问题上，今天我们来聊聊别的话题，电动技术在代替了传统动力技术后，引发的变革确实是巨大的，这也影响到了车辆的技术开发，制动系统就是要谋变的其中一环。 图中所示为传统制动系统，驾驶员控制踏板，与踏板相连的是真空助力器，它负责将驾驶员施予踏板的力放大并推动主泵活塞进行制动压力，最后，制动分泵由活塞推动制动片夹紧制动盘，从而实现制动力。 这里面涉及到一个很重要的部件——真空助力器，如果它的工作状态不好，驾驶员踩制动踏板时就会觉得很硬，没有经验的驾驶员就会误以为没有制动功能了。而真空助力器的真空环境是由发动机提供的，较为传统的方式是从进气歧管处引出一根气管通向真空助力器，为了确保真空环境的稳定性，有些发动机还专门为
真空助力器设计了一个由凸轮轴驱动的机械真空泵，在此之前，还有厂商用电子真空泵来弥补“真空”。 传统动力汽车，制动系统可以从发动机处获得真空源从而让真空助力器为驾驶员提供辅助作用，那电动车的动力系统不具备制造真空的能力，制动助力的问题将如何解决？ 解决这个问题现在有两种模式，一种是在现有的结构基础上去解决真空 源的问题，另一种则是采用新的技术原理，彻底舍弃真空在制动系统中的用途，重新设计制动系统技术结构。不仅是汽车行业，在各行各业面临新老更替时都少不了这样的做事逻辑。 ● 利用现有基础进行技术改进 利用现有结构基础进行技术改进的方式是目前绝大多数厂商在新能源车中采用的方式，原有的真空助力器以及相关管路得到保留，管路的另一端连接的电子真空助力泵，当传感器监测到助力器真空度不足时，电子真空泵开始工作维持真空环境，通过这样的方式，确保真空助力器能够像原先一样为驾驶员提供辅助作用。不过，这样的电子真空助力泵的噪音较大，此外更重要的是，电子真空泵的工作稳定性以及寿命都不太适合当做主要及唯一的真空源供应部件（原先在传统汽车上，它只是辅助维持真空环境）。显然，这样的方案是来自传统的汽车研发理念，而并非是站在新能源车的开发角度来解决问题。 ● 舍弃真空在制动系统中的用途
浅谈再生制动能量回收技术
10.16638/https://www.360docs.net/doc/a1906341.html,ki.1671-7988.2018.13.021 浅谈再生制动能量回收技术 靳永言，张伟 （长安大学汽车学院，陕西西安710064） 摘要：电动汽车续驶里程不足是制约电动汽车产业化发展的主要瓶颈，因此在有限车载能源情况下，提高电动汽车运行效能具有重要意义。尤其是电动城市客车运行在低速、制动频繁的城市工况，能量利用率提升空间更为客观。电动城市客车运行能效关键技术涉及：电池SOC的准确估算、驱动电机效率优化控制和再生制动能量回收。而其最主要的则为再生制动能量的回收，通过制定合理的优化法案、控制策略以及基于此基础上的一些高效的系统和技术方法来提升汽车的效能。 关键词：续驶里程；运行效能；能量利用率；制动能量回收 中图分类号：U473.9 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)13-65-03 Brief Discussion on Regenerative Braking Energy Recovery Technology Jin Yongyan, Zhang Wei （School of automotive engineering, Chang’an University, Shaanxi Xi’an 710064） Abstract:The lack of driving range of electric vehicles is the main bottleneck that restricts the development of electric vehicles.Therefore, under the condition of limited on-board energy, it is of great significance to improve the operating efficiency of electric vehicles.In particular, electric city buses operate in low-speed, frequent-brake urban conditions, and the energy efficiency improvement space is more objective.The key technologies for operating energy efficiency of electric city buses involve accurate estimation of battery SOC, optimal control of drive motor efficiency, and regenerative braking energy recovery.And the most important one is the recovery of regenerative braking energy.Improve the efficiency of cars by formulating sound optimization laws, control strategies, and some efficient systems and techniques based on them. Keywords: driving range; operating efficiency; energy utilization; braking energy recovery CLC NO.: U473.9 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)13-65-03 引言 制动能量回收技术最早应用于电力机车，电力机车驱动时从电网上取电，制动能量回收时产生的电能则被回馈到电网中去。制动能量回收技术应用于电动汽车开始于20世60年代，但受到当时的电力电子技术和电池技术水平限制，发展一直缓慢。直到20世90年代以后，随着日本丰田和本田等公司商品化的混合动力乘用车产品的陆续推出，电动汽车制动能量回收技术的研究和开发加速，在设计理论和控制方法等方面取得了较大的进步。正因为制动能量回收系统对改善和提高电动汽车能量效率具有重要作用，目前在市场上销售的各类电动汽车产品中已被普遍采用。 本文档为某电动汽车效能提升试验NEDC工况、60km/h 等速工况、WLTC工况及充电工况的试验数据采集及分析。本文档通过对零部件优化过后的某电动汽车进行工况试验及数据采集，得到车辆的续驶里程，能量消耗率等整车性能数据，并分析各系统的效率。 作者简介：靳永言，就读于长安大学。 65
列车再生制动方法及条件
条件 再生反馈电压必须高于直流牵引电网电压 再生制动能量可被本列车的辅助设备吸收利用，也可提供相邻列车使用 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。 (1)蓄电池储能 蓄电池储能系统如图所示，该装置是将制动能量吸收到电池介质中，当供电区间有列车需要取流时，再将所储存的能量释放出去，由于蓄电池本身的特点充放电电流小，瞬间不能大功率充放电，所以该装置体积较大电池处于频繁充放电状态将影响其使用寿命，储能容量相对较少。 （2）飞轮储能型 采用飞轮储能方式的吸收装置由储能飞轮电机、IGBT斩波器、直流快速断路器、电动隔离开关、传感器和控制模块等组成。该装置直接接在变电所正负母线间或接触网和回流轨间，其核心技术是利用核物理工业的物质分离衍生技术而制造的飞轮，该装置设置在真空壳体，飞轮经过特殊材料和加工工艺制成的轴支撑在底部结构上。
近几年，英国UPT电力公司生产的成熟运营的飞轮储能型产品，在电力系统、巴士公司、英国、纽约部分地铁均有应用。国大学某实验室有类似的小功率产品研制，但飞轮的机械参数难以达到国外的水平，无法在工程中投入使用。该产品的优点：有效利用了再生制动能量，节能效益好；并可取消(或减少)车载制动电阻，降低车辆自重，提高列车动力性能；直接接在接触网或变电所正负直流母线间，再生电能直接在直流系统转换，对交流供电系统不会造成影响。该产品的缺点：飞轮是高速转动的机械产品，对制造工艺要求很高，需采用真空环境和特殊轴类制造技术，成本较高。使用寿命是否能满足要求，维护维修是否方便，另外国无成熟技术和产品等都成为制约其推广的因素。 （3）超级电容储能 以已经投入运行的地铁5号线为例简单说明超级电容储能的应用。 当具有再生制动能力的车辆在变电站能量存储系统附近释放能量时，牵引网网压上升，能量存储系统的调节器可探测到这种情况，并将牵引网系统中暂时多余的能量存储到电容器中，使牵引网网压保持在限定围。若车辆在变电站能量存储系统附近起动或加速，牵引网网压下降，此时，能量存储系统的调节器将能量从存储系统输送回牵引网系统中，保持牵引网网压稳定。在直流牵引网的空载状态下，能量存储系统从牵引系统吸收一部分能量，通过这种方式可以帮助车辆起动。
关于制动能量回收
第一篇章：制动能量回收系统简介 制动能量回收系统定义 制动能量回收系统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，又名MINI Clubman。MINI Clubman从一开始就凭借独特的概念，外向的设计以及别具魅力的发动机脱颖而出，为新一代MINI开发的三款高技术发动机确保了无时不在的运动驾驶乐趣和非凡的高效。而且MINI Clubman的所有发动机当然也标准装备了2008年车型为最大降低燃油消耗量而推出的全部新技术。 制动能量回收系统的优点 这些智能技术提高了发动机的效率，适度降低了耗油量，同时也进一步提高了驾驶乐趣。这里一个很好的例子就是制动能量回收系统，能源管理系统确保发动机的输出功率主要被转化成为驱动力，只有在应用制动时或发动机处于超速状态时才会转化成电能供车载系统使用。为了达到这个效果，发电机会在发动机输出功率，即加速或牵引汽车时自动与发动机脱离。因此，传统模式下发电机消耗和从汽车那里获得的动力现在全部用以实现更快更具动态的加速。因为在MINI回到超速状态或驾驶者应用制动时，发电机就会再次启动，从而确保车载系统能够得到充足的电力供应。 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（英籍工程师佛莱明）的左手定则，而表示发电原理的则