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摘要：对再生制动的原理和能量流动进行了分析，并讲述了制动功率、再生制动功率、制动能量回收效率等之间的关系和计算方法。从分析中得出电机、蓄电池、液压制动系统是影响制动能量回收的主要因素，并重点分析了制动管路布置型式对制动能量回收的影响。针对典型的理想制动工况，计算出前轴电驱动汽车在制动能量回收方面的潜力和制动能量回收效率，但结果并不理想。通过对比发现，双轴电驱动汽车无论是在制动能量回收潜力还是在制动能量回收效率以及制动效能方面都有能力达到最优。
关键词：电动汽车；制动能量；能量回收；最大化影响因素
引言：
近年来，由于能源危机和环保问题，电动汽车越来越受到人们的关注和青睐，全球各大汽车制造商也不断推出新的电动车型。电动汽车特有的电机和蓄电设备为回收利用制动能量提供了便利的条件。制动能量由车轮至蓄电设备的传递效率大致为68％，大大高于整车的平均能量利用率。因此，制动能量的回收利用可以有效提高整车能量利用效率。
1 影响电动汽车制动能量回收最大化的具体因素
当电动汽车发动以后，制动系统内部的各项作业会受到不同因素的影响，从而左右了总体制动能量回收的多少，这样便会对制动能量回收最大化的工作标准产生消极作用。下面针对电动汽车处于制动状态下的制动能量回收最大化具体影响因素进行讨论，以此为实现更加高效、更加稳定的制动能量系统奠定良好的理论基础。
1.1 电机
电机作为电动汽车发起制动行为的“源动力”，其是整体制动系统中实现能量形态转换的重要硬件设备。电机对电动汽车实现制动能量回收发挥了关键的作用，即电机的工作效率和工作状态直接影响了制动能量回收总量和回收率的高低。电机自身特殊性的外在性表征，决定了电动汽车在某一时刻的制动量最大值，与此同时，电机内部的最大功率和基速决定了电机整体的能量转化特性的功率大小，其直接对电动汽车制动能量的回收总数产生了影响。当电动汽车保持较低车速的状态时，电机的工作转速也会相应的变得较低，由于转速持续低下的工作模式，会相应的导致电机产生的感应电动势能减少，不利于实现制动能量的二次回收，即导致剩余转化后的电能无法很饱满的填充蓄电池。电机发生再生制动力的恒等式为Treg＝TmotKv。其中，Treg为前轴再生制动力功率；Tmot代表了电机输出制动能量的最大输出力矩，Kv为车速因数。
1.2 蓄电池
蓄电池作为电动汽车内部再生制动系统中的储能设备元件，其最基本性能便是在电动汽车总体工作统筹的标准下，完成既定范围内的能量储备工作。在制动能量回收工作中，蓄电池作为基础储能元件，其对能量回收的最大化目的发挥了直接作用，主要体现在两个方面。
首先，每一种蓄电池都会对SOC（StateofCharge荷电状态）的能量运作范围有明确的固定标准，该种标准是无法做出变更的，一旦超过了既定范围内的剩余电能转化，则会对蓄电池的正常作业状态产生消极作用，以此便影响了制动能量回收最大化的工作目标。例如以电动汽车内部的锂离子电池在制动工作状态下的储能环节为例，当蓄能电池SOC的运行范围在30％～70％之间，那么这段区域便是电池自身的固定主动充电区域，如果超过了最高值70％，那么电动汽车内部的再生制动系统将不再做出蓄电池能量转化行为，即不再为锂离子电池充电。其具体的工作对应数据如表1所示。
表1 锂离子电池工作对应数据
其次，电动汽车在整个制动的过程中，蓄电池都处于工作状态，但并不是一直保持充电状态，当电能储蓄充足之后，则会自动进入准备状态，时刻为电能的二次转化和补给工作做出充实的准备。整体制动过程的蓄电池如果保持最大的充电功功率进行充电作业时，其最大充电功率为P＝（Uoc＋IR）I。其中，Uoc为蓄电池开路电压；I为最大充电电流；R为蓄电池内阻。由于I和R分别代表了蓄电池自身的正常充电功率和再生制动功率的标准值，在二者共同作用的基础上，完成了限制并影响再生制动能量回收值的大小。
1.3 液压制动系统
当电动汽车处于制动状态时，由于电机自身在再生制动状态下的能力有限，并且电动汽车内部的电气工作系统出现故障的几率较大，为了保证液压制动系统工作的安全性和稳定性，需要使液压制动系统机构更加精确化和稳定化，保证液压制动系统能够为电动汽车提供良好的制动动力，这样才能为制动能量回收工作实现最大化奠定坚实的基础。
1.4 制动功率
由于电动汽车的初始启动速度角度、整体动力相比普通汽车较弱，因此电动汽车更加适合行驶在市区路况环境。决定电动汽车表现出这样特点的根本原因，是电动汽车自身的制动功率。一般来说，电动汽车的制动功率为0.3标准，其在0.3标准的制动动力为ηmec＝81％，ηmot＝85％，ηbat＝95％。这些数据来源于电动汽车前后轴制动力线，其建立在X型管道布置基础之上，从而导致了电动汽车自身的制动能量回收率随制动功率的大小而变化。
2 再生制动策略控制分析
在保证整车制动安全性的基础上，使能量回收实现最大化。具体到实际工况，就是使传统制动力与再生制动力达到合理匹配，在保证制动稳定性的前提下考虑到制动力需求、电机所能提供的最大功率以及能量储存装置的充电限制等因素，并结合控制的难易程度及成本，制定电动机进行再生制动的方法，同时控制策略应与ABS、ESP等系统相融合，不影响其性能。
2.1 最大回馈功率制动
在制动过程中最大程度地回收能量为目的是最大回馈功率制动的特点。该策略通过对制动中电枢电流进行控制，充分增大能量回收功率。该策略的充电电流和回收功率为：
上式中，Tv为电动机负载转矩（N·M），K为反电动势系数，ω为电动机转速（m/s），R为电动机等效内阻（Ω）。但是此方式存在不足：需要控制电枢电流，要按时获取汽车的阻力，因而加大控制的不确定性，实现起来难度较大。
结束语：
上文就针对电动汽车的制动能量展开分析，进一步探讨影响制动能量有效回收的相关因素，并提出相应的能量回收解决方案，促进电动汽车在更加绿色和科学的状态下完成相应的工作。
参考文献：
[1]汪文芳，邹辉.电动汽车制动能量回收控制技术分析[J].汽车与驾驶维修(维修版).2018(06)
[2]仇建华，张珍.电动汽车制动能量回收方式设计[J].上海汽车.2012(02)
[3]王红霞，李冠峰.电动汽车制动能量回收控制策略研究[J].机械研究与应用.2012(01)
论文作者:陈波
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/21
标签：能量论文; 电动汽车论文; 功率论文; 蓄电池论文; 电机论文; 工作论文; 制动系统论文; 《防护工程》2018年第34期论文;