王詩平，羅美琴，康朝國

（宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 宜賓 644003）

1 概述

（1）能量回收的概念。能量回收的定義十分廣泛，具體來說就是將已經(jīng)使用過的能量轉(zhuǎn)變成可使用的能量，如將燈光轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，將人行動中的能量收集起來發(fā)電等。定義：能量回收就是將不能儲存再利用的即將浪費(fèi)掉的能量形式，比如熱能、機(jī)械能、光能等轉(zhuǎn)化為電能儲存起來再利用。

（2）制動能量回饋系統(tǒng)的組成。電動機(jī)制動的方法可以分為機(jī)械制動和電氣制動兩大類。電氣制動中又可分為反接制動、能耗制動和回饋發(fā)電制動三種。電動汽車的制動方式應(yīng)考慮機(jī)械制動和電氣制動兩種類型的結(jié)合，盡管可能多地利用回饋發(fā)電方式取代機(jī)械式制動。在電動汽車制動和下坡滑行時，通過控制系統(tǒng)將電動機(jī)的狀態(tài)改為發(fā)電狀態(tài)，將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能儲存于電池之中，這樣既可減小機(jī)械制動系統(tǒng)的損耗，又能提高整車能量使用效率，達(dá)到節(jié)約能源和提高電動汽車?yán)m(xù)駛里程的目的。

2 各類能量回收系統(tǒng)汽車原理

（1）豐田普銳斯。制動能量回收是現(xiàn)代電動汽車與混合動力車重要技術(shù)之一，也是它們的重要特點(diǎn)。在一般內(nèi)燃機(jī)汽車上，當(dāng)車輛減速、制動時，車輛的運(yùn)動能量通過制動系統(tǒng)而轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并向大氣中釋放。而在電動汽車與混合動力車上，這種被浪費(fèi)掉的運(yùn)動能量已可通過制動能量回收技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔懿Υ嬗谛铍姵刂校⑦M(jìn)一步轉(zhuǎn)化為驅(qū)動能量。例如，當(dāng)車輛起步或加速時，需要增大驅(qū)動力時，電機(jī)驅(qū)動力成為發(fā)動機(jī)的輔助動力，使電能獲得有效應(yīng)用。一般認(rèn)為，在車輛非緊急制動的普通制動場合，約1/5的能量可以通過制動回收。制動能量回收按照混合動力的工作方式不同而有所不同。

（2）本田第四代IMA混合動力系統(tǒng)的制動能量回收系統(tǒng)控制。本田第四代IMA混合動力系統(tǒng)應(yīng)用在2010款I(lǐng)nsight混合動力車上。其制動能量回收系統(tǒng)采用執(zhí)行器和電控單元組成一體化模塊型式，包括IMA系統(tǒng)電機(jī)控制模塊、動力蓄電池監(jiān)控模塊和電機(jī)驅(qū)動模塊。

制動能量回收系統(tǒng)工作過程如下：IMA電機(jī)在制動、緩慢減速時，通過混合動力整車電控單元發(fā)出相應(yīng)指令使電機(jī)轉(zhuǎn)為發(fā)電機(jī)再生發(fā)電工況，通過制動能量回收控制系統(tǒng)以電能形式向動力蓄電池充電。其基本工作過程是：當(dāng)制動時，制動踏板傳感器使IMA電控單元激活制動總泵伺服裝置，通過動力蓄電池電控單元、能量回收電控單元、電機(jī)電控單元等電控單元發(fā)出相應(yīng)指令，使液壓機(jī)械制動和電機(jī)能量回收之間制動力協(xié)調(diào)均衡以實現(xiàn)最優(yōu)能量回收。第四代IMA系統(tǒng)采用了可變制動能量分配比率，比上一代的制動能量回收能力增加70% 。

IMA電機(jī)、動力蓄電池電控單元、能量回收電控單元、電機(jī)電控單元等都屬于本田第四代IMA混合動力系統(tǒng)的“智能動力單元IPU(Intelligent Power Unit)”組成部分。它是由動力控制單元PCU(Power Control Unit)、高性能鎳氫蓄電池和制冷系統(tǒng)組成。PCU是IPU的核心部分，控制電機(jī)助力(即進(jìn)入電動工況)。PCU通過接收節(jié)氣門傳感器輸入的開度信號，按照發(fā)動機(jī)的有關(guān)運(yùn)行參數(shù)和動力蓄電池荷電狀態(tài)等信號決定電能輔助量，并同時決定蓄電池能量回收能力。PCU主要組成部分有蓄電池監(jiān)控模塊——蓄電池狀態(tài)檢測BCM(Battery Condition Monitor)、電機(jī)控制模塊MCM(Motor Control Module)、電機(jī)驅(qū)動模塊MDM(Motor Driver Module)。

綜觀現(xiàn)有實用化的不同的混合動力系統(tǒng)，制動能量回收控制在細(xì)節(jié)上有所不同。一般都采用電子控制的液壓制動與制動能量回收的組合方式，也稱為電液制動伺服控制系統(tǒng)。

（3）純電動汽車制動能量回收系統(tǒng)原理。制動能量回收是現(xiàn)代電動汽車以及混合動力汽車重要技術(shù)之一，也是它們的重要特點(diǎn)。在一般內(nèi)燃機(jī)汽車上，當(dāng)車輛減速、制動時，車輛的動能通過制動系統(tǒng)而轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并向大氣中釋放。而在電動汽車與混合動力汽車上，這種被浪費(fèi)的動能已可通過制動能量回收技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔懿Υ嬗谛铍姵刂?，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為驅(qū)動能量。

制動能量回收就是把電動汽車電機(jī)的無用的、不需要的或有害的慣性轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的動能轉(zhuǎn)化為電能，并回饋蓄電池。同時產(chǎn)生制動力矩，使電動機(jī)快速停止無用的慣性轉(zhuǎn)動，這個總過程也成為再生制動。

電動汽車正常行駛時，電動機(jī)是一個能將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。而這個轉(zhuǎn)化過程常見的是通過電磁場的能量變化來傳遞能量和轉(zhuǎn)化能量的，從更直觀的力學(xué)角度來講，主要體現(xiàn)為磁場大小的變化。電動機(jī)接通電源，產(chǎn)生電流，構(gòu)建了磁場。交變的電流產(chǎn)生了心變的磁場，當(dāng)繞組們在物理空間上呈一定角度布置時，將產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場。運(yùn)動是相對的，等于該磁場被其空間作用范圍內(nèi)的導(dǎo)體進(jìn)行了切割，于是導(dǎo)體兩端建立了感應(yīng)電動勢，通過導(dǎo)體本身和鏈接部件，構(gòu)成了回路，產(chǎn)生了電流，形成了一個載流導(dǎo)體，該載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場中將受到力的作用，這個力最終成為電動機(jī)輸出扭矩中的力。當(dāng)電動汽車減速和制動時，即切除電源時，電動汽車電機(jī)慣性轉(zhuǎn)動，此時通過電路切換，往轉(zhuǎn)子中提供相比而言功率較小的勵磁電源，產(chǎn)生磁場，該磁場通過轉(zhuǎn)子的物理旋轉(zhuǎn)，切割定子的繞組，于是定子感應(yīng)出電動勢，也成逆電動勢，此時電動機(jī)反轉(zhuǎn)，功能與發(fā)電機(jī)相同，是一個將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，所產(chǎn)生的電流通過功率變化器接入蓄電池，即為能量回饋，至此制動能量回收過程完成。與此同時轉(zhuǎn)子受力減速，形成制動力，這個總過程合稱再生制動。

3 制動能量回饋系統(tǒng)的技術(shù)要求

由于制動能量回收系統(tǒng)是和液壓制動系統(tǒng)一起工作的，因此經(jīng)常把此二者合稱為制動能量回收液壓制動系統(tǒng)。儲能器被完全充滿時，制動能量回收則不能起到制動作用，制動力就只能由常規(guī)的液壓制動系統(tǒng)來提供。制動能量回收液壓制動系統(tǒng)的功用是節(jié)約制動能源、回收部分制動動能由于制動能量回收系統(tǒng)是和液壓制動系統(tǒng)一起工作的，因此經(jīng)常把此二者合稱為制動能量回收液壓制動系統(tǒng)。當(dāng)儲能器被完全充滿時，制動能量回收則不能起到制動作用，制動力就只能由常規(guī)的液壓制動系統(tǒng)來提供。制動能量回收液壓制動系統(tǒng)的功用是節(jié)約制動能源、回收部分制動動能。