制動系統的能量回收

吳池源

奇瑞商用車（安徽）有限公司 安徽 蕪湖 241003

對電動汽車而言，其所擁有的制動能量首先需要在蓄電池當中加以存儲，隨后才能在后續的啟動階段完成能量的釋放，但是由于整個過程中具有較長的傳輸路徑，能量利用率低，再加上現階段的蓄電池無法快速完成存儲制動過程中所產生的電能，所以達到的效果并不理想。下文中闡述的回收方式并非是大規模存儲，回收環節速度較快，促使能量回收功率得到顯著提升。

1 傳統能量回收方式

在制動時制動系統帶飛輪加速運轉將車輛自身動能轉換成飛輪旋轉動能，后加速進行能量的釋放。存在的缺陷是技術難度過高、節油效果不理想[1]。蓄電池多被應用在電動或是混合動力汽車中，借助于可逆作用電機/電動機完成動能與電能之間的轉換。在環保意識不斷提升下，此種轉換方式顯然不符合環保理念，為此存在著一定的推廣難度。

2 EMB與能量回收綜合分析

當前被應用的集中能量回收裝置均存在一定限制，存在的共性表現在，能量回收與制動過程彼此獨立。EMB系統屬于純電子制動系統，工作動能源自于電能。獨立EMB系統可結合駕駛員制動意圖與車輛的制動情況核算所需制動力矩，從而有針對性的盡心制動鉗調節。

2.1 結構簡介

基于制動能量回收多建立在電能基礎上這一規律考量，將EMB系統與能量回收結合。汽車在制動環節中會基于發電機將動能在短時間內轉變為電能，且并不將電能輸送到蓄電池中，而是輸送到EMB制動執行電機中。在此種結構中，發電機與車輪做連接，制動環節中發電機的動力源自于車輪的轉動，電能會直接輸送到執行電機中，對制動行為進行干預。為保障EMB執行電機的儲電量充足，還與蓄電池之間建立了連接，若出現異常情況則可借由蓄電池進行能量的補充。基于發電機輸出狀態能夠客觀的顯示出車輪運動狀態，為此，可結合回收電流或是電壓轉變來評估運行的狀態，極大的簡化了系統運行流程。此種方式的優勢體現在，能量流動路徑被縮短，提升能源的利用率。

2.2 效率與功率分析

如圖1所示為傳統車輛能力進行回收的流程示意圖。蓄電池做能量回收功率較小，超級電容回收功率較大，但問題時較難大規模的進行能量存儲。蓄電池經由改良內部結構能夠大規模進行能量存儲，但問題時充放電功率無法確保運行實際的需求。EMB制動系統能量源自于制動期間的發電機，現階段發電機效率能夠達到90%左右，ECU需要的能量源自于外部恒定電源，可將其理解為不需要消耗能量，系統能耗為EMB電機與執行機構的機械性能量損耗。為此，制動期間效率理論能夠超過70%，其他能量將會被存儲于蓄電池當中，隨后會被再次的利用，從理論角度來說，此種方式效率相比于蓄電池直接回收具有更高的效率。EMB執行電機制動期間處在完全耗能狀態，發電機輸出電能分配到電動機上，能夠短時間內向機械能進行轉換完成制動。此過程動能轉換并非是靜態的能量存儲，蓄電池回收效率與功率對于系統正常運行不會發生顯著影響。基于此，認為其效率與功率均顯著高于蓄電池回收模式。

圖1 傳統車輛能量回收流程圖

3 回收環節控制辦法

將系統細分成制動能量轉換階段、能量分配階段與制動執行階段，對不同階段做差異化分析。制動能量轉換階段的職能是發電機將機械能轉換成電能，電動汽車中驅動電機能夠替代發電機促使結構得以進化。能量分配階段的職能為，實施電能流向的控制，結合駕駛員制動意圖與汽車運行狀態有針對性的進行電能流向分配，從而調節蓄電池的工作情況。制動執行階段是EMB系統制作環節。

電子控制單元結合駕駛員制動意圖與車輛輪速明確電壓的分配情況，促使EMB執行機構可發出適當的制動力，能夠將其理解為依據比例分配電動勢的過程。制動期間制動力是否能夠迎合駕駛員制動需求，車輛在制動環節是否快速且平穩，在理想狀態中電能分配需要滿足一下原則：車輛正常狀態中下車速較高，若啟動制動，發電機輸出電動勢需要充分滿足制動力需求，過大的電壓加到EMB執行電機中，可導致制動力過高，而發電機電壓經由處理器分析核算被合理的進行分配，能夠有效回收能量，后在適當的時機進行電能釋放。

4 結論

汽車制動期間有超過50%的能量將制動產生熱能作為形式進行損耗，為此，對于具有制動能量回收裝置的車輛展開探究具有一定現實意義。在電動車輛中，制動能量優先經由蓄電池進行存儲，后在啟動環節進行能量釋放。此過程能量傳輸路線較長，且損耗較大，所達到的效果并不理想。若創業板再將這些能量做有效回收的可能性，則能夠極大的降低車輛能源消耗，同時也有助于控制有害物質的排放，實現經濟效益與環境效益的同步增長。經本次研究證實了，發電機直接為EMB系統提供電能，可處理以往能量回收低與功率小的問題，制動效果也能夠滿足國家要求有關標準。