制动能量回收控制策略的设计目标
基于Cruise的整车制动能量回收策略的研究
胡 洋 ，吴 成 加 ：基 于 Ｃｒｕｉｓｅ的整 车控 制 能量 回收策 略 的研究
据通信 ，完成仿 真计算 。
本 文制动能量 回收控制策略 ，当车速小 于设定的最
本文以某款纯电动客车为基础车型，根据整车动力性 低 车 速值 ，仅 用机 械制 动 ；当电池 ＳＯＣ大于上 限值 ，仅
着 ＳＯＣ值 增高 ，回收能量转化 的电能对 电池 进行充 电
的电流相应减少直到零 。因此 ，制动 回收能量 为降低过
程 。车速高时 ，可 回收的制动能量较多 ，但需 区分是否为
紧急制动 。紧急情况下 ，为确保制动安全距离 ，不进行制
动能量 回收 。车速过低时 ，电机 的发 电能力低 ，也不进行
［６］余 志生 ．汽 车理 论 ［Ｍ］．４版 ．北京 ：机 械 工 业 出版 礼 ，２００９：
７５－８８．
【７］司利增 ．汽车计 算机控 制【Ｍ】．北京 ：电子 Ｔ业 出版 社 ，２００７：
３ 结束 语
本文基于整车制 动能量 回收策略 的仿真 ，综合考 虑
７１—７４．
［８］Ｅｉｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｍａｓａｙｕｋｉ Ｓｏｇａ，Ａｋｉｒａ Ｓａｋａｉ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ
同时 ，电机 的能量 回收还 。根据不 同的 ＳＯＣ值 ，为 了对 电池起 到保 护作用 ，电池可充 电电流是随之变化 的［６３。随
本 次仿 真工况为 实际采集 到 的市 区城市 客车行 车 路线的工况 、城郊 行车路 线的工 况【砌，如 图 ４、图 ５所示 。
表 ２ 续 驶 里 程 仿 真 结 果
行驶工况 市 区工 况
无制动续驶 里程 ，ｋｍ
２３０．８５
有制动续驶 里程 ／ｋｍ
制动能量回收系统
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。
无刷电动车辆能量回收系统设计与优化
无刷电动车辆能量回收系统设计与优化一、介绍随着环保意识的增强以及清洁能源的日益普及，电动车辆已经成为一种越来越受欢迎的交通工具。
而在电动车辆中，无刷电机成为了一种重要的动力源。
无刷电动机具有响应快、效率高、寿命长等优点，因此得到广泛应用。
然而，无刷电动车辆在行驶中会消耗大量的电能，造成能源浪费。
因此，对无刷电动车辆的能量回收系统进行设计和优化，可以进一步提高无刷电动车辆的能效性。
二、电动车辆能量回收系统能量回收系统是指将能量从无法利用的形式转化为可用的形式，减少或避免资源浪费，提高能源利用率的系统。
在电动车辆中，能量回收系统是指在电动车辆行驶中，将部分动能转化为电能储存起来，以便于车辆启动或加速时使用，并减少动能的损失。
能量回收系统基于电磁感应原理，当车辆在行驶中减速或刹车时，车轮的动能将被无刷电机转化为电能储存。
三、无刷电动车辆能量回收系统的设计1、回收控制器的设计回收控制器是控制无刷电机发电并控制电荷和启动的关键部件。
回收控制器需要设计合适的控制算法，使得回收控制器可以实现在行驶中的高效转换。
2、能量存储系统的设计能量存储系统是指能够容纳和储存电能的系统。
电池储能系统是最常用的储能系统，其中，锂离子电池是最常使用的一种。
电池容量的大小会影响能量存储系统的能量承受能力。
因此，电池容量的大小需要根据无刷电动车辆的实际使用情况进行合理设计。
3、涡轮发电机的选用在无刷电动车辆的能量回收系统中，涡轮发电机是主要的发电机型号之一。
涡轮发电机是一种转速可变，具有高效能量转化率的发电机，能够在大范围内自动调节转速。
涡轮发电机还可以提供稳定的电流输出，因此是无刷电动车辆回收能量的重要之一。
四、无刷电动车辆能量回收系统的优化1、动量平衡动量平衡是指动能的转化和使用过程中，能够最大限度的减少动能的损失。
实现动量平衡的方法包括增加回收电压、提高回收效率、减少交替电阻损失等。
2、滑行充电滑行充电是一种新型的能量回收技术，可以利用车辆滑行产生的惯性，将部分电能储存在电池中。
微型电动轿车制动能量回收及控制策略的研究
２０ ０ ） ３０ ９ （ 合肥工业大学 机械与汽车工程学 院， 安徽 合肥
摘 要： 分析 了电动汽车制动能量转换和 回收的制约 因素 ， 以某前驱动微型电动轿车为研究对象 ， 在传统汽车
制动理论的基础上 ， 提出 了电机再 生制 动力和摩 擦制 动力 以及 整车 前、 轮 制动力 的联合 控制 策略 ； 于 后 基 Ｍａｌ ／ ｉ ｌ ｋ和 Ａ ｖｓｒ ｔ ｂ Ｓｍｕｉ ａ ｎ ｄ ｉ 软件平台进行 了系统建模和典 型循环工况下 的仿真 ， ｏ 结果表明 ， 该联合控制策 略 能够实现安全制动条件下 的制动能量回收， 且能量回收率达 １ ． ３ ４ １ ％。
Ａ ； ｔＴｈ ｅｔａｎ ｃｏ ｓ ｆ ｒｋ ｎ ｒ ｙｃｎ ｕ ｔ ｎａ ｄｒｃ ｖ ｒ ｒ ｎ ｌｚ＆ Ａｎｅｅｔｉ ｅ ｉ ｅｗｉ ｈ 徼 ： ｅｒｓｒｉｔ ａ ｔｒ ａ ｅｅ ｅｇ ｏ ｓｍｐ ｉ ｎ ｅｏ ｅｙａ ｅａ ａｙ ｅ ｆ ｏｂ ｏ ｌｃｒｃ ｈｃ ｔ ｖ ｌ ｈ
制动能量 回收 是 指 汽车 减 速或 制 动 时 ， 其 将 中一部 分机械 能 （ 动能 ） 转化 为 其他 形 式 的能 量 ，
提 高汽车 续 驶 里 程 ［ ］ ２ 。有 关 研 究 表 明 ， 如果 有
效地 回收制 动能量 ， 电动汽 车大 约 可降低 １ 的 ５ 能量 消耗 ， 续驶里程 将 提 高 １ ～３ ％ 。故 本 其 Ｏ Ｏ 文 以某前驱 动微 型 电动 轿 车为研 究 对 象 ， 该 车 对 的制 动能量 回收及控 制策略进 行分析 与探讨 。
ＹＩ Ａ ｎｄ ｎ ＺＨＡＯ ａ ， Ｚ Ｎ — ｏ ｇ， Ｈ ｎ ＨＡＮＧ ｎ —ｉ Ｂｉｇ ｌ
（ ｃ ０ １ｏ ａ ｈｎ ｒ ｎ ｔ ｍｏ ｉ ｇｎ ｅ ｎ ｓ ｈ ｏ ｆＭ ｃ ｉｅ ｙａ ｄＡｕ ｏ ｂｌ Ｅｎ ｉｅ ｒ ｇ，Ｈｅｅ ｎｖ ｒｉｙｏ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｈ ｅｅ ２ ０ ０ ｅ ｉ ｆｉ Ｕ ｉｅｓｔ ｆＴｅ ｈ ｏｏ ｙ ｆｉ ３ ０ ９，Ｃｈｎ ） ｉａ
电动汽车上的制动能量进行回收的意义
电动汽车上的制动能量进行回收的意义（1）在当前电动汽车蓄电池储能技术没有重大突破的条件下，回收电动汽车制动能量可以提高电动汽车的能量利用率，增加电动汽车的行驶距离；（2）机械摩擦制动与电制动相结合，可以减少机械摩擦制动器的磨损，延长其使用寿命，节约生产成本；（3）分担传统制动器的部分制动强度，减少了汽车在繁重工作（例如，下长坡时制动器就要较长时间连续地进行较大强度的制动）条件下制动时产生的热量，降低了制动器的温度，提高了制动系统抗热衰退的能力，提高了汽车的安全性和可靠性。
汽车电储能再生制动是提高汽车能量综合利用率，减少汽车废气排放，降低汽车使用成本的有效途径，尤其是配合纯电动汽车更有优势。
要充分回收与利用制动能量，就要把制动能量回收与利用结合起来考虑。
合理配置能量转换装置、能量储存技术和控制策略，在保证车辆安全性能的条件下达到再生制动功能与效率的优化。
随着电机技术、能量储存技术及控制技术的发展，再生制动技术将成为现代汽车的常规配置。
通过再生制动能量回收的方法，可以有效地提高电动汽车能量利用率。
制动能量回收系统能够将汽车制动时的动能通过传动系统和电机转化为蓄电池的电能存储，然后将其利用到牵引驱动中。
同时产生的电机制动力矩通过传动系统对驱动轮起到制动作用，避免了能量变为摩擦热能的消耗，提高了电动汽车能量的使用效率。
通过控制电动汽车的电机和电池等动力元件，将汽车制动过程中的机械能进行回收利用是电动汽车的基本功能，也是一项关键技术。
在再生制动过程中，电机工作在发电机模式下产生制动力矩，将机械能转化为电能并储存在动力电池中，用于驱动电机。
根据电机制动力的作用位置，再生制动系统可以分为前轴式、后轴式和双轴式。
根据机械制动力是否可调，再生制动系统又可以分为并联式和串联式，并联再生制动系统的机械制动力不可调，串联再生制动系统的机械制动力可调。
根据储能元件不同，再生制动系统又可以分为飞轮储能式、液压储能式和电化学储能式。
电动汽车再生制动系统的设计
电动汽车再生制动系统的设计随着环保意识的增强和可再生能源的广泛应用，电动汽车作为一种清洁能源交通工具正逐渐成为主流。
电动汽车再生制动系统的设计是电动汽车技术领域中的一个重要问题，它可以有效地提高能源利用效率，并且对车辆的行驶安全也有着重要的意义。
一、再生制动原理电动汽车再生制动系统是通过将车辆制动能量转化为电能并进行回馈，以减少能量的损失和浪费。
当车辆制动时，再生制动系统会通过电机将运动的车辆能量转化为电能，并将其发送到电池储能系统中，以实现能量的回收和再利用。
这种技术可以最大限度地减少制动时产生的热量，并且在制动过程中增加电池的充电效率。
二、再生制动系统的主要组成1. 制动能量回收装置：包括电机、逆变器和能量管理系统。
电机负责将制动时产生的机械能转化为电能，而逆变器则负责将电能转化为可储存的电源，并通过能量管理系统进行控制和分配。
2. 储能系统：主要由电池组成，负责接收、储存和释放能量。
电池的种类多样，如锂离子电池、镍氢电池等，选择适合的电池类型和规格是实现有效能量回收的关键。
3. 控制系统：包括制动力控制器和能量管理系统。
制动力控制器根据车速、制动力需求等信息对电机进行控制，确保制动性能的稳定和安全；能量管理系统则负责监控和控制电池的充电和放电过程，以保障电池的寿命和性能。
三、再生制动系统设计要点1. 制动力的精确控制：制动力的控制是电动汽车再生制动系统中至关重要的一环。
通过准确计算电机的参数和电气控制策略，实现制动力的精确控制，可以避免制动力过大或过小带来的安全隐患。
同时，还需要考虑车辆质量、速度等因素的综合影响，对制动力进行校准和优化。
2. 能量回收的效率提升：为了提高再生制动系统的效率，需要选用高效的电机和逆变器，并通过电路拓扑结构的优化，减小转换过程中的能量损失。
此外，还可以采用多级回馈和并联回馈的方式来提高能量回收的效率，尽量减少能量转化过程中的浪费。
3. 电池的合理管理：电池是能量储存和释放的核心部件，对电动汽车再生制动系统的性能和寿命有着重要影响。
电动汽车上的制动能量回收的约束条件
电动汽车上的制动能量回收的约束条件电动汽车制动能量再生系统主要包括两个部分：电机再生制动部分和传统液压摩擦制动部分。
再生制动虽然可以回收制动能量并向车轮提供部分制动力，但是电机再生制动效果受电机特性、电池、车速等诸多条件的限制，在紧急制动和高强度制动时不能独立完成制动要求，为了保证整车制动的安全性，在采用再生制动的同时，还要采用传统的液压摩擦制动作为辅助。
从国内外研究现状可看出，汽车制动能量回收系统研究主要集中在回收制动能量方法、回收制动能量的效率、驱动电机与功率转换器的控制技术、再生制动控制策略、机电复合制动的协调等方面。
目前急需解决的制动能量回收系统关键技术问题主要有四个方面：制动稳定性问题、制动能量回收的充分性问题、制动踏板平稳性问题、复合制动协调兼容问题。
可回收制动能量是电动汽车最重要的特性之一，但是电动汽车对制动能量的回收要受诸多因素的制约。
电动汽车制动能量回收的约束条件主要包括以下五个方面。
（1）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多少不同。
（2）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值很高或者温度过高时都无法回收制动能量。
充电电流过大会使蓄电池温度快速升高，也不能回收制动能量。
（3）电机因素。
电机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的制约，当制动强度过大时，电机不能满足制动要求。
（4）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，需要合理地设计再生制动与机械制动的分配关系。
（5）驱动形式。
再生制动系统只能回收驱动轮上的制动能量。
永磁同步电机制动能量回收系统的控制方法
i姨 姨
姨 姨
U
姨 姨
姨姨
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姨V
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（3）
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／
3）
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+2π
／
3）
－ sin θr －sin（θr -2π ／ 3） －sin（θr+2π ／ 3）
图 1 电机控制系统框图 Fig.1 Block diagram of motor control system
1.1 永磁电机的矢量控制 永磁电机的矢量控制原理和交流电机的类似。
交流电机矢量控制的思想是将三相定子坐标转换为
两相定子坐标，然后再转换为同步旋转坐标。 产生
相同的旋转磁场的情况下，同步旋转坐标系中电流 为直流，即实现了交流电机的解耦 。 ［16］ 坐标变换和逆
摘要： 在矢量控制的铅酸蓄电池-永磁同步电机系统的基础上，设计制动能量回收系统。 通过设定-iq，控制
采 用 正 弦 脉 冲 宽 度 调 制 （SPWM）的 三 相 全 桥 逆 变 器 ，将 永 磁 同 步 电 机 在 制 动 时 产 生 的 交 流 电 流 整 流 为 直 流 电
流，对铅酸蓄电池进行充电，实现制动能量的回收。 最后，通过搭载了该系统的电动车对制动能量系统进行了
变换分别如式（1）、（2）所示：
姨 id = 2 ×
iq
3
cos ωt cos（ωt-2π ／ 3） cos（ωt+2π ／ 3） －sin ωt －sin（ωt-2π ／ 3） －sin（ωt+2π ／ 3）
新能源汽车技术概论课件第8章 新能源汽车制动能量回收系统
•8.3 永磁电动机再生制动
• 8.3.1 制动能量回收基本原理
• 再生制动系统的发电电压总是低于蓄电池的 电压，为了使再生制动产生的电能存储在储能 装置中，必须采用电子制动控制系统使电机工 作于发电状态。制动能量回收的基本原理如图 所示。
• 感应电动势E与感应电流i随时间t的变化有如下关系：
•
• 8.1.2 制动中的能量损耗
• 汽车在制动期间，消耗了较多的能量。例如，将1500kg车辆从 100km/h车速制动到零车速，在几十米距离内约消耗了0.16kW·h的 能量。如果能量消耗在仅克服阻力（滚动阻力和空气阻力）而没有 制动的惯性滑行中，则该车辆将行驶约2km，如图所示。
• 图展示了不同城市公交车工况的比例。表8-2列出了在不同的行 驶工况下，1500kg客车的最高车速、平均车速、驱动轮上的总牵引 能量，以及每100km行程因阻力和制动所消耗的总能量。
• 飞轮储能式制动能量再生系统构成如图所示，主要由发动机、高速 储能飞轮、增速齿轮、飞轮离合器和驱动桥组成。发动机用来提供 驱动车辆的主要动力，高速储能飞轮用来回收制动能量以及作为负 荷平衡装置，为发动机提供辅助的功率以满足峰值功率要求。
• 2．液压储能
• 其工作原理是：先将车辆在制动或减速过程中的动能转换成液 压能，并将液压能储藏在液压储能器中；当车辆再次起动或加速时， 储能系统又将储能器中的液压能以机械能的形式反作用于车辆，以 增加车辆的驱动力。
• 5.恒定充电功率制动方式
• 复合电源系统，分别采用恒定充电电流和恒定充电功率制动方 式下的超级电容充电电流和电枢电流实测结果。和恒定充电电流制 动方式相比，恒定充电功率制动方式更实用，而且由于蓄电池端电 压变化缓慢，其充电电流恒等效于充电功率恒定，因此可以说恒定 充电电流制动方式是恒定充电功率制动方式在以蓄电池作为电动机 回馈能量储存器件的系统中的一个实例。
电动汽车制动过程受力分析及制动能量回收策略研究
高， 电动 汽 车 的制 造 成 本 是 同性 能 燃 油 汽 车成 本
的 １ 左右 ， ０倍 成本 高 昂在 很 大程 度 上 限制 了 电动
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
汽 车 的使 用 和推 广 。另外 ， 护 成本 风 险高 ， 维 因为
车 载能 源及相 关 能源 管理 控 制 系统 产 业链 的不成
【 ｂｔ ｃ】 Ｈ ｗｔ ｒ ｅｅ ｔ ａｄｕｅ ｅｅｅａｏ ｅ ｙ ｅｏ ｅ ａ ｏ ｓ ｄ ｏ ｉ ｅ ｃ ｉ Ａ ｓ ａｔ ｒ ｏ ｇｎｒ ｅ ｎ ｓ ｒ ｎｒ ｉ ｅ ｒ ｃｍ ｓ ｔｔ ｙ ｐｔｎ ｌ ｔｃ ｏｅ ａ ｇ ｔｎ ｎ ｇ ｂ ｈ ｕ ｓ ｅｒ
电动 汽 车 制 动 过 程 受 力 分 析 及 制 动 能量 回 收 策 略研 究
江王林 王 瑞敏 （ 观致汽车有 限公 司 ， 上海 ２０ ２ ） ０ １０
【 摘要】 随着电动汽车逐渐进人市场， 如何高效率地回 收和利用再生能量成为电 动汽车技术研究的主
要 问题。文章对电动汽车制动过程进行受 力分 析 ， 并对如何进行再 生制 动能量回收进 行了探讨 和研 究。
会缩短 车载 能 源 的 使 用 寿 命 ， 而提 高 车 辆 的维 从 护成本 ， Ｉ － 次 污 染 。 因此 如 何 合 理 地 回收 制 增Ｊ Ｉ
动能量 是 电动汽 车界研 究 的热 点 和难点 。
回路 ， 感应 电流 为制动 电流 ，
。
式 中 ，。为 电枢 电阻 ； 为制 动 限流 电阻 ； 为制 Ｒ Ｒ ，
熟， 使客 户 的维护 成本存 在较 大 的未知 风险 。
１ 电 动汽 车 面 临 的 主要 问题
电动汽车作为新兴事物 ， 涉及到多个领域 ， 面
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。