制动系统的能量回收

吴池源

摘 要 汽车制动环节的动能能够进行回收，在起步过程中借助于对能量的回收进行起步，或者是在加速阶段对其进行再利用。比如纯电动汽车便是对电动机和发电机进行能量回收，但是通过该方法进行能量回收同样存在很大的不足，即自动能量回收与释放具有较低的效率和稳定性。而电子机械制动系统的制动能量也能够借助于一定手段加以回收。在文章中，对于当前所应用的制动能量回收方式作出了分析，并在此基础上提出其存在的问题。另外，还将汽车制动为例，总结了能量动态转换为电子机械制动系统能量回收的方案。經由实证分析证实其制动符合有关安全准则。

关键词 制动系统;电子机械制动;制动能量回收

对电动汽车而言，其所拥有的制动能量首先需要在蓄电池当中加以存储，随后才能在后续的启动阶段完成能量的释放，但是由于整个过程中具有较长的传输路径，能量利用率低，再加上现阶段的蓄电池无法快速完成存储制动过程中所产生的电能，所以达到的效果并不理想。下文中阐述的回收方式并非是大规模存储，回收环节速度较快，促使能量回收功率得到显著提升。

1 传统能量回收方式

在制动时制动系统带飞轮加速运转将车辆自身动能转换成飞轮旋转动能，后加速进行能量的释放。存在的缺陷是技术难度过高、节油效果不理想[1]。蓄电池多被应用在电动或是混合动力汽车中，借助于可逆作用电机/电动机完成动能与电能之间的转换。在环保意识不断提升下，此种转换方式显然不符合环保理念，为此存在着一定的推广难度。

2 EMB与能量回收综合分析

当前被应用的集中能量回收装置均存在一定限制，存在的共性表现在，能量回收与制动过程彼此独立。EMB系统属于纯电子制动系统，工作动能源自于电能。独立EMB系统可结合驾驶员制动意图与车辆的制动情况核算所需制动力矩，从而有针对性的尽心制动钳调节。

2.1 结构简介

基于制动能量回收多建立在电能基础上这一规律考量，将EMB系统与能量回收结合。汽车在制动环节中会基于发电机将动能在短时间内转变为电能，且并不将电能输送到蓄电池中，而是输送到EMB制动执行电机中。在此种结构中，发电机与车轮做连接，制动环节中发电机的动力源自于车轮的转动，电能会直接输送到执行电机中，对制动行为进行干预。为保障EMB执行电机的储电量充足，还与蓄电池之间建立了连接，若出现异常情况则可借由蓄电池进行能量的补充。基于发电机输出状态能够客观的显示出车轮运动状态，为此，可结合回收电流或是电压转变来评估运行的状态，极大的简化了系统运行流程。此种方式的优势体现在，能量流动路径被缩短，提升能源的利用率。

2.2 效率与功率分析

如图1所示为传统车辆能力进行回收的流程示意图。蓄电池做能量回收功率较小，超级电容回收功率较大，但问题时较难大规模的进行能量存储。蓄电池经由改良内部结构能够大规模进行能量存储，但问题时充放电功率无法确保运行实际的需求。EMB制动系统能量源自于制动期间的发电机，现阶段发电机效率能够达到90%左右，ECU需要的能量源自于外部恒定电源，可将其理解为不需要消耗能量，系统能耗为EMB电机与执行机构的机械性能量损耗。为此，制动期间效率理论能够超过70%，其他能量将会被存储于蓄电池当中，随后会被再次的利用，从理论角度来说，此种方式效率相比于蓄电池直接回收具有更高的效率。EMB执行电机制动期间处在完全耗能状态，发电机输出电能分配到电动机上，能够短时间内向机械能进行转换完成制动。此过程动能转换并非是静态的能量存储，蓄电池回收效率与功率对于系统正常运行不会发生显著影响。基于此，认为其效率与功率均显著高于蓄电池回收模式。

3 回收环节控制办法

将系统细分成制动能量转换阶段、能量分配阶段与制动执行阶段，对不同阶段做差异化分析。制动能量转换阶段的职能是发电机将机械能转换成电能，电动汽车中驱动电机能够替代发电机促使结构得以进化。能量分配阶段的职能为，实施电能流向的控制，结合驾驶员制动意图与汽车运行状态有针对性的进行电能流向分配，从而调节蓄电池的工作情况。制动执行阶段是EMB系统制作环节。

电子控制单元结合驾驶员制动意图与车辆轮速明确电压的分配情况，促使EMB执行机构可发出适当的制动力，能够将其理解为依据比例分配电动势的过程。制动期间制动力是否能够迎合驾驶员制动需求，车辆在制动环节是否快速且平稳，在理想状态中电能分配需要满足一下原则：车辆正常状态中下车速较高，若启动制动，发电机输出电动势需要充分满足制动力需求，过大的电压加到EMB执行电机中，可导致制动力过高，而发电机电压经由处理器分析核算被合理的进行分配，能够有效回收能量，后在适当的时机进行电能释放。

4 结论

汽车制动期间有超过50%的能量将制动产生热能作为形式进行损耗，为此，对于具有制动能量回收装置的车辆展开探究具有一定现实意义。在电动车辆中，制动能量优先经由蓄电池进行存储，后在启动环节进行能量释放。此过程能量传输路线较长，且损耗较大，所达到的效果并不理想。若创业板再将这些能量做有效回收的可能性，则能够极大的降低车辆能源消耗，同时也有助于控制有害物质的排放，实现经济效益与环境效益的同步增长。经本次研究证实了，发电机直接为EMB系统提供电能，可处理以往能量回收低与功率小的问题，制动效果也能够满足国家要求有关标准。

参考文献

[1] 隋巧梅.面向新能源汽车的制动能量回收与再生底盘控制系统研究[J].机电信息，2019（18）：58-61.