第7章 再生制动的基本原理
再生制动原理
再生制动原理再生制动是现代汽车技术中的一项重要技术之一，它通过恢复车辆势能并将其转化为电能，来实现车辆制动的目的。
再生制动在节能和减少排放方面具有显著的优势，因此在电动车和混合动力车上得到了广泛应用。
再生制动的原理是基于电动车辆上的电动机具有双向运动的特点。
当电动车辆行驶时，电动机同时作为驱动设备和发电机。
当车辆行驶时，发动机将电能转换成动能，驱动车辆行驶。
而当车辆制动时，电动机通过差动装置将旋转的车轮减速并转换成电能，将能量存储在电池中，以备下一次加速或行驶时使用。
再生制动的使用不仅可以减少车辆制动时的损耗，还可以将制动时产生的能量回收到电池中。
这种高效能的利用方式可以显著降低电池的充电时间，延长电池的使用寿命，有利于实现对环境的可持续发展。
在使用再生制动时，车辆通过踏板传感器和转化器来确定行车状态和车速。
当踏板传感器感应到驾驶员减速或制动时，转化器将向电动机开出制动变阻器，以产生制动力，将车辆减速到停止。
再生制动的一个显著特点是，它可以更有效地控制车辆的速度和惯性。
因为再生制动将通过转化能量将速度和惯性的损失最少化，因此可以更加平稳地停车，从而减少车辆和人的损伤。
再生制动还可以大大减少车辆刹车时制动蹄磨损和噪音。
再生制动的另一个优点是，它可以提供更多的制动电力，使电动车辆在高速行驶或重载行驶时更为安全。
在紧急情况下，再生制动可以提供更高的制动力和更强的制动效果，以确保车辆的安全和驾驶员的生命安全。
再生制动是一项非常有用和重要的技术，在电动汽车的发展和普及过程中具有关键作用，它可以显著减少车辆的能耗和排放，从而实现环境的可持续和节能的目标。
再生制动技术可以追溯到20世纪初，但在电动汽车市场的快速发展和成熟之后，这项技术的应用得到了显着的发展和推广。
在目前的社会和经济环境下，再生制动技术已经成为电动车辆设计的核心组成部分，它可以将制动时产生的能量回收到电池中，从而提高车辆效率和节约能源。
再生制动技术可以通过多种途径实现能量回收。
说明电动汽车再生制动的基本原理
说明电动汽车再生制动的基本原理
电动汽车再生制动是一种高效、可行的能源回收方式。
该方式可以将车辆制动时释放的能量转换成电能，并储存在电池中，从而达到减少汽车耗能和减少空气污染的效果。
电动汽车再生制动的基本原理是：车辆在制动时，能量被转换成电能，然后被储存在电池中并可以提供给车辆的动力。
其优势在于，电动汽车再生制动技术可以有效削减汽车耗能，减少空气污染。
因为制动时车辆产生的能量可以得以重新利用，从而节省燃料，节省维修保养成本。
另外，此类技术还可以带动电池系统的发展，从而为车辆提供更多更先进的动力源。
电动汽车再生制动的基本原理需要使用某些电气元件及特定的技术，以实现也称为制动能量回收的功能。
常用的电气元件有整流桥、继电器、可控硅等。
此外，电动汽车再生制动的基本原理还要求汽车的数据采集系统能够对车辆的运动状态进行实时采集，这样才能精准掌控车辆的制动能量回收和加速能量消耗；并且汽车上要安装更多传感器和过程控制器，以监视电动机和驱动系统的工作状态，实现对各种制动系统的脉冲控制，从而提升电动汽车的制动和性能。
电动汽车再生制动技术在当今各种节能节约技术中有着越来越重要的地位，也被越来越多的车企所采用。
它不仅提高了汽车的整体性能，还能将能源消耗降低到最低，尽可能减少对环境的污染。
试论城市轨道交通车辆再生制动原理
试论城市轨道交通车辆再生制动原理
城市轨道交通车辆再生制动原理是通过利用车辆运动的惯性能量和制动装置释放的能量，将其转化为电能储存起来，以供给车辆系统的其他部分使用，从而实现能量的回收与再利用。
在城市轨道交通运行过程中，车辆通常在满速行驶时需要减速或停车，而制动过程中产生的能量往往被耗散为热量，浪费了可再利用的能源。
再生制动的原理是通过将车辆的动能转化为电能，储存在能量回收系统中。
在车辆制动时，制动装置施加一定的力使车辆减速或停车，车轮与钢轨之间摩擦产生的能量被感应电动机吸收，并转化为电能。
被吸收的电能首先通过逆变器进行直流-交流的转换，然后通过整流装置将电能储存于高能量密度的电池或超级电容器中，以供给车辆其他部分使用。
再生制动系统的核心是车辆上装备的感应电动机，该电动机既可以作为驱动电机，帮助车辆加速，在该过程中提供一定的推力；又可以通过切换为发电机模式，在车辆制动时吸收能量并将其转化为电能。
通过控制感应电动机的工作模式和电流方向，可以实现制动和抱闸效果，并将能量转化为可用的电能存储。
在实际的城市轨道交通中，再生制动系统的应用可以显著提高能源利用效率，减少能源的浪费。
通过在车辆制动时将能量转化为电能储存起来，可以减少列车从静止状态重新起动时所需的能量，并降低由于频繁的加速、制动而造成的磨损和能耗。
再生制动系统还可以提供额外的制动力，减少制动距离，提高安全性能。
再生制动的基本原理
再生制动的基本原理
再生制动是一种能够将车辆动能转化为电能并储存起来的制动方式。
它的基本原理是利用电动机的反向工作原理，将车辆的动能转化为电能，并将电能储存在电池中，以便在需要时再次利用。
再生制动的实现需要依靠电动机和电池的配合。
当车辆行驶时，电动机会将电能转化为动能，推动车辆前进。
而当车辆需要减速或停车时，电动机就会反向工作，将车辆的动能转化为电能，并将电能储存在电池中。
具体来说，当车辆需要减速或停车时，驾驶员会踩下制动踏板，使制动系统开始工作。
此时，电动机会开始反向工作，将车辆的动能转化为电能，并将电能储存在电池中。
这样一来，车辆的动能就被转化为了电能，而不是像传统制动方式那样被浪费掉。
再生制动的优点在于它能够提高车辆的能源利用效率，减少能源的浪费。
同时，它还能够减少制动时的摩擦损耗，延长车辆的使用寿命。
此外，再生制动还能够减少车辆的排放量，降低对环境的影响。
然而，再生制动也存在一些缺点。
首先，它需要依靠电池来储存电能，而电池的储能能力有限，因此再生制动的效果也有限。
其次，再生制动需要依靠电动机的反向工作来实现，这会增加电动机的负荷，降低其寿命。
总的来说，再生制动是一种能够提高车辆能源利用效率的制动方式。
虽然它存在一些缺点，但随着技术的不断进步，相信再生制动将会越来越成熟，为我们的出行带来更多的便利和环保。
再生制动名词解释
再生制动名词解释
再生制动是一种由制动系统放大来提供航行器的反向推力，从而实现快速、可靠、可控、节能的制动过程。
它由叶片、轴套、叶片铰链和传动系统等部件组成。
再生制动的主要原理是，当车辆运行时，叶片与外界流体产生相对运动，产生动压差，从而使得叶片围绕旋转轴线转动，从而形成扭矩。
当车辆减速时，叶片将形成相反的动压差，叶片将逆时针转动，发电机就会将动能转化为电能，释放到发动机中，实现一定的制动效果。
再生制动可以实现快速、可靠、可控、节能的制动，而且不会出现熄火或故障的问题，对于环保也具有众多优势。
因此，再生制动的应用越来越广泛，用于航空、汽车、铁路等多种领域，并取得了很好的经济效益。
再生制动的详细原理
再生制动的详细原理嘿，朋友们！今天咱来唠唠再生制动的详细原理。
你说这再生制动啊，就好像是个特别会过日子的巧媳妇！咱平常开车的时候，那车子跑起来是要消耗能量的吧，就跟咱人跑步得使劲儿一样。
可这再生制动呢，它能在车子减速或者刹车的时候，把原本要浪费掉的那部分能量给收集起来。
想想看啊，就好比咱去超市买东西，花了不少钱，结果人家告诉你，嘿，你这部分钱可以存起来下次用，你高不高兴？再生制动就是这么个道理。
它是咋做到的呢？其实就是通过一些巧妙的装置和技术。
当我们踩刹车的时候，车子的动能就开始转化啦。
这些动能就像是一群调皮的小孩子，到处乱跑，而再生制动系统呢，就像个有魔力的老师，能把这些调皮孩子都管得服服帖帖的，让它们乖乖地变成电能储存起来。
这电能存起来能干啥呢？用处可大了去啦！可以在车子需要的时候再拿出来用呀，就跟咱存钱应急一样。
比如说车子再启动的时候，或者加速的时候，这些储存的电能就能派上用场啦，帮车子省点油或者电呢。
你说这再生制动神奇不神奇？这可真是个好东西啊！咱平时开车，要是没有它，那得浪费多少能量啊。
有了它，就感觉车子都变得更聪明了，更会给自己打算盘了。
而且啊，这再生制动对于环保也有很大的贡献呢！它能让车子更节能，排放的污染物也就少了呀。
这就好像是给地球这个大家庭做了一件大好事，让我们的环境能更干净、更美好。
咱再想想，如果所有的车子都用上了再生制动，那得节省多少能源啊，那得少排放多少污染物啊！这世界不就变得更美好了嘛。
所以说啊，再生制动真的是个了不起的发明。
它就像是汽车界的一颗闪亮的星星，照亮了我们的出行之路，让我们的生活更加绿色、更加美好。
咱可得好好珍惜这个好技术，让它为我们的生活带来更多的便利和好处呀！你们说是不是呢？反正我是觉得再生制动太牛啦！。
试论城市轨道交通车辆再生制动原理
试论城市轨道交通车辆再生制动原理随着城市交通的发展和扩张，城市轨道交通成为了城市中不可或缺的一部分。
与传统的燃油车辆相比，城市轨道交通的环保和节能特点备受关注。
再生制动技术作为城市轨道交通的重要组成部分，其原理和应用也越来越受到重视。
再生制动是指利用车辆的动能转换为电能，并存入电池或者馈回给电网的一种制动方式。
在城市轨道交通中，再生制动技术被广泛应用于地铁、有轨电车等车辆中。
本文将试论城市轨道交通车辆再生制动的原理和应用。
再生制动的原理可以简单地理解为利用车辆的动能将电能进行储存或者利用。
城市轨道交通车辆经过车轮，轨道和牵引系统的配合，能够将动力产生的动能转化为电能，这就是再生制动的基本原理。
在车辆行驶过程中，牵引系统提供电力将车辆驱动，而在制动或减速时，车辆的动能将转化为电能并储存在电池中，从而减少了能量的消耗和浪费。
简单来说，再生制动是一种能量的回收和利用，可以提高城市轨道交通车辆的能效和运行效率。
再生制动技术的应用可以在城市轨道交通系统中带来多项好处。
再生制动可以降低能耗和排放，减少了对环境的影响。
传统的制动方式通常会产生摩擦，消耗能量并产生热量，而再生制动则可以将这部分能量转化为电能再利用，减少了对外部能源的需求。
再生制动可以延长电池和牵引系统的寿命，减少了系统的维护成本。
再生制动过程中会减少摩擦产生的磨损和热量，因此可以降低车辆的损耗和维修频率。
再生制动可以提高城市轨道交通车辆的运行效率，减少能源的浪费。
车辆利用动能再生制动减速后，无需再次启动和加速，减少了能源的消耗和浪费，提高了运行效率。
城市轨道交通车辆再生制动技术的发展也面临一些挑战和难点。
再生制动的效率需要不断提高。
目前再生制动转化电能的效率并不是很高，一部分动能仍然会转化为热能和其他形式的能量损失，因此需要不断改进技术，提高转化效率。
再生制动的系统成本和复杂度也需要不断降低。
再生制动的系统需要包括牵引系统、电池、控制系统等多个部分，系统的成本和维护难度较高，需要不断改进技术减少系统成本和提高可靠性。
试论城市轨道交通车辆再生制动原理
试论城市轨道交通车辆再生制动原理
随着城市人口和车辆数量的不断增加，城市拥堵和环境污染问题日益严重。
为了缓解交通拥堵和减少污染，城市轨道交通已成为城市快速、高效、环保的主要交通方式之一。
在城市轨道交通中，车辆的再生制动是一种非常重要的能量回收技术，可以大幅度降低能源消耗和环境污染，提高轨道交通系统的整体效率。
再生制动的原理是基于能量守恒定律，当车辆制动时，它的动能转化为热能，并通过摩擦制动器散失，浪费了大量能源。
而再生制动可以将制动产生的动能转化为电能，然后将电能存储在车辆的电容或电池中，以供后续加速和行驶使用。
这就避免了能源的浪费，减少了车辆发出的噪音和尾气排放，有利于城市环境的改善。
城市轨道交通车辆采用再生制动技术的原理是通过电动机控制车辆的制动力，使车辆在制动时下坡过程中捕捉能量。
当车辆制动时，电动机反转并将动能转换为电能，经过整流和滤波电路处理后，存储到带有能量管理系统的电容或电池中。
再生制动技术在处理有非常高的效率，并且可以将大量的能量回收到交通系统中，提高系统的经济效益。
再生制动技术的应用非常广泛，尤其是在城市轨道交通系统中。
多款轨道交通车辆采用再生制动技术，如地铁、轻轨、有轨电车等，利用这种技术来回收制动能量，降低能源消耗，实现车辆能耗的最小化，为城市交通环保和可持续发展做出了贡献。
总之，再生制动技术对于城市轨道交通系统的运行具有极其重要的作用。
它降低了能量消耗，减少了环境污染，提高了车辆的运行效率和系统的经济效益，是城市交通发展的必经之路。
未来更多的城市交通系统将会采用再生制动技术，以满足城市发展的需求和环保要求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
7.5 电源管理系统
• 影响电池SOC的因素,归纳起来主要有： 充放电倍率、充放电次数、温度、自放电、电 池老化等。 • 动力电池SOC估计问题属于非线性、精度要求 高的估计问题，给实时在线估算带来很大的困 难。
7.5 电源管理系统
• 放电实验法 放电实验法是最可靠的估计方法，采用 恒定电流进行连续放电，放电电流与时间 的乘积即为剩余电量。
缺点是需要大量时间；电池进行的工作要 被迫中断。放电实验法不适合行驶中的电 动汽车,可用于电动汽车电池的检修。
7.5 电源管理系统
• 安时计量法
安时计量法是最常用的估计方法。它以安 培小时简单计算出从蓄电池输出的能量或者 SOC 输入蓄电池的能量。如果充放电起始状态 SOC 为 ,那么当前状态的 为： t
SOC (i)
为当前时刻的 值， 为的 0 1 变 2 I (i ) 化量， 和 为当前时刻的电压和电 3 流， 、 、 与 为通过最小二乘法得到的拟 合系数。
U (i)
SOC
SOC (i)
SOC
7.5 电源管理系统
• 内阻法
电池内阻有交流阻抗和直流内阻之分,它们 SOC 都与 有密切关系。 交流阻抗受温度影响大,是对电池处于静臵 后的开路状态,还是在充放电过程中进行交流阻 抗测量,存在争议,所以很少用于实车上。 直流内阻表示电池对直流电的反抗能力,等 于在同一很短的时间段内,电池电压变化量与电 流变化量的比值。缺点是准确测量电池单体内阻 比较困难。内阻法适用于放电后期电池的估计, 可与安时计量法组合使用。
7.2 制动中的能量损耗
7.2 制动中的能量损耗
7.2 制动中的能量损耗
表7-2 在不同行驶循环下消耗的能量
车速与能量 FTP75 市区 86.4 27.9 10.47 FTP75 高速公路 97.7 79.3 10.45 US06 ECE-1 纽约 城市 44.6 12.2 15.51
最高（km/h） 平均车速（km/h） 总牵引能量（kWh）（在驱动轮上）
图７ 同轴多副边绕组变压器均衡器
7.5 电源管理系统
• 集中式有源均衡
在无源均衡的基础上， 通过外接电源，可以 实现电池组在充电基 础上的实时均衡 。 缺点:如果电池单体 性能本身存在差异， 以相同电流和电压充 电反而会加大电池之 间的差异。
图1０ 集中式有源均衡
7.5 电源管理系统
• SOC（State of Charge）定义为在一定放电倍 率下，电池剩余电量与相同条件下额定容量的 比值。 • 其估计有四个方面的意义： １、以保持电池性能的均匀性，最终达到延长 电池寿命的目的。 ２、避免电池出现过放电、过充电； ３、合理的能量分配，更有效地利用有限能量； ４、预测车辆的剩余行驶里程。
7.5 电源管理系统
• 线性模型法 SOC C.Ehret等提出用线性模型法估计 。该方法 SOC SOC 是基于 变化量、电流、电压和上一个时间点 值 ,建立的线性方程 SOC(i) 0 1U (i) 2 I (i) 3 SOC( i 1)
SOC(i) SOC( i 1) SOC( i)
第7章 再生制动的基本原理
邮箱：gdtst99@ 网上教学资源：
7.1 概述
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。 电动汽车和混合动力电动汽车最重要特性之一是其显著回收制动能量的能 力。在电动汽车和混合动力电动汽车中电动机可被控制作为发电机运行， 从而将车辆的动能或位能变换为电能，并储存在能量存储装置（各种蓄电 池、超级电容、超高速飞轮或者它们之间的复合）之中，得以再次利用， 以延长其续行驶里程。
小结
在现有电池基础上电池管理系统目标是：
• 较少时间能充满电； • 延长使用寿命；
• 估计SOC要准确。
25.87
69.76
7.3 前后轮上的制动功率和能量
制动能量回收要受到一些条件的约束，实用的能量回收系统应满足以下要求： ⒈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。 ⒉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。 ⒊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（这也是限制内燃机汽车应用电制动回收制动能量的一 个难点）。
永磁直流无刷电机用于发电机 时的控制电路
7.4.4
永磁直流无刷电机用于发电机 时的控制电路
7.4.4
永磁直流无刷电机用于发电机 时的控制电路
7.5 电源管理系统
• 电池之间的不一致性虽然不可以完全消除，尤 其这种不一致性是在其生产之初便已存在，但 是，我们可以通过均衡充电的方法，尽量减少 这种不一致性，延长电池组的使用寿命。当电 池组之间差异过大时，有效地均衡充电可以将 电池组内各电池重新拉回至“同一起点”。
图９ 电容均衡
7.5 电源管理系统
• 非耗散型分流器
非耗散型分流均衡 方式可将充电电流 从充满的单体电池 转移至相邻单体。 缺点:这种均衡方法 直接释放过充单体 能量，但是能量的 转移路径跨度小， 均衡控制策略复杂， 能耗较大。
图８ 双向非耗散型电流分流器
7.5 电源管理系统
• 分散式直流变换模块
7.5 电源管理系统
• 耗散型均衡方案
这种均衡方案利用电池 组内单体电池自消耗放电， 实现单体电压过高电池的 能量消耗来平衡电池组内 各单体间容量差的目的。 缺点：均衡效率低，能耗 大，且电阻发热对系统造 成恶劣影响。
图５ 耗散型均衡充电方案
7.5 电源管理系统
• 电容均衡法
利用电容作为能量 的载体，将能量从 能量高的单体转移 到能量低的单体上， 从而实现电池组内 单体电池电量的均 衡。 缺点：有电弧或干 扰；耗时长。
独立直流变换器均 衡充电方案就是在电 池组内每个单体两端 接上独立的直流DC-DC 变换器。 缺点：需要的元器件 数量多，且控制信号 众多， 电路复杂，成 本较高。
图６ 双向隔离反激 DC/DC 变换均衡器
7.5 电源管理系统
• 集中式均衡变换器
变压器原边接到单体、双 向三种模式。 缺点:变比有差异， 均衡误差大;布线 复杂 等。
估计 算法的核心,是一套包括估计值 和反映估计误差的、协方差矩阵的递归方程, 协方差矩阵用来给出估计误差范围。
SOC
7.5 电源管理系统
• 神经网络法
由于电池是高度非线性的系统,对其充放 电过程很难建立准确的数学模型。神经网络 方法具有非线性的基本特性,具有并行结构和 学习能力,对于外部激励,能给出相应的输出, SOC 故能够模拟电池动态特性来估计 。神经 网络法适用于各种电池。
128 77.5 17.03
120 49.9 11.79
阻力所消耗的总能量（kWh）（在驱动轮上） 制动所消耗的总能量（kWh）（在驱动轮上）
5.95 4.52
9.47 0.98
11.73 5.30
8.74 3.05
4.69 10.82
制动能量对于总牵引能量的百分数（%）
43.17
9.38
31.12
7.5 电源管理系统
• 卡尔曼滤波法
对动力系统的状态做出最小方差意义上的 SOC 最优估计,应用于电池估计 ,电池被看成动 SOC 力系统 , 是系统的一个内部状态。 状态方程：xk 1 Ak xk Bkuk wk
f ( xk , uk ) wk
观测方程：
yk Ck xk vk g ( xk , uk ) vk
0
1 SOC SOC0 ( I batt I loss )d CN 0
CN
其中, 为额定容量， 为电池电流， 为损 耗反应过程中消耗的电流。
I batt
I loss
7.5 电源管理系统
• 开路电压法
电池的开路电压在数值上接近电池电动势。 SOC 锂离子电池的开路电压与关系的 线性度 不如铅酸电池好,但其对应关系也可以估计, 尤其在充电初期和末期效果较好,常与安时计 量法结合使用。 缺点是需要长时静臵,以达到电压稳定；静 臵时间如何确定也是一个问题,所以该方法单 独使用只适于电动汽车驻车状态。
7.3 前后轮上的制动功率和能量
7.3 前后轮上的制动功率和能量
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。
7.3 前后轮上的制动功率和能量
7.4 电动汽车和混合动力电动汽车的制动系统
具有最佳制动感觉的串联制动系统由制动控制器组成，该制动控制器 用以控制施加于前后轮上的制动力，其控制目标在于使制动距离趋于 最小值，且优化驾驶者的感觉。最短的制动距离和良好的制动感觉要 求施加在前后轮上的制动力遵循理想的制动力分布曲线Ⅰ。
7.4.4
永磁直流无刷电机用于发电机 时的控制电路