纯电动轿车制动能量回收系统研究

纯电动轿车制动能量回收系统研究摘要：目前国对于电动汽车回收制动能量的技术还处于初级研究阶段。具备能量回收的电动汽车上的制动系统，要求在最大限度回收制动能量的同时还得保证汽车良好的制动性能。因此，需要综合考虑汽车动力学特性/电机发电特性和蓄电池安全充电等多方面的问题，研制一种具有实际效用的制动系统具有一定的难度。本文主要对纯电动轿车制动能量回收系统进行了分析研究。

关键词：纯电动汽车；制动能量回收；测试

一、制动能量回收系统的结构及原理

电动汽车的制动能量回收系统是将制动时的动能转换成电能回馈给电池充电，使得能量能够被再生利用，该功能是由驱动电机的控制电路实现的。因此，电动汽车上的制动系统是再生-液压混合制动系统，本文以此为例介绍混合制动系统的结构和原理。如图 1 所示。

图 1 是典型的再生-液压混合制动系统，此系统中将前轮的制动能量进行回收，电机产生的再生制动力与传统制动系统产生的摩擦制动力共同作用实现对前轮的制动。再生制动力和传统制动系统产生的液压制动力的大小是由制动控制器与电机控制器协同工作确定的。制动能量由再生制动控制模块回收并回馈给电池，电动汽车仍装有 ABS，其作用与传统燃油车上的相同。

图 1. 再生-液压混合制动系统的结构

再生制动系统的基本原理是通过电机驱动的自感电动式/反电动势将存储在电枢中的磁场能量以及车体的动能保存至蓄电池中。

二、制动能量回收的影响因素分析

影响制动能量回收的因素有以下四个方面：（1）电机的制动能力与可回收的能量多少有重要关系。电机的制动能力越强，可以回收的制动能量就越多，续驶里程提高的就越多。电机的外特性决定了电机在当前转速下可输出的最大再生制动比例，如图 2 所示，电机在转速较高时处于恒功率发电状态，转速较低时处于恒转矩发电状态；其次电机的发电能力直接制约再生能量的多少。

图 2. 再生制动时电动机外特性

（2）能否对制动能量进行回收及回收的多少取决于电池的荷电状态 SOC 值和温度，若制动过程中电池的 SOC 值很高（例如 0.85 以上），或温度过高（高于 55℃），不能进行制动能量的回收或减小充电电流以保护电池及延长电池的使用寿命。

（3）如图 3 所示，从电池充电倍率与充电时间的关系可看出，电池的充电倍率上限为最大充电倍率。

图 3. 电池充电特性示意图

（4）车辆制动时，车速越高，制动力矩越大，但是当变速器置于高档位时，电机再生制动不能满足制动要求。档位越低，制动时所需扭矩越小，但此时电机的制动扭矩过剩。

三、控制策略设计

本文所选用的控制策略为并行制动控制策略，见图4。这种制动力分配控制策略是在传统汽车定比例制动力分配控制策略思想的基础上发展起来的，能够弥补最佳制动能量回收控制策略和理想制动力分配控制策略实现较复杂的缺陷，整车制动系统的动态响应较快，是一种具有工程应用价值的制动力分配控

制策略。传统汽车前后制动器制动力分配关系（1）式中：Fbf———前轴制动力；Fbr———后轴制动力；Fb———整车总制动力；β———前后轴制动力分配系数。

本文研究的纯电动轿车为前置前驱车型，可在前轴加入电机制动力，引入

电机制动力分配系数βreg，定义如下：（2）式中：Freg———电机制动力；Fbff———前轴液压制动力。根据式（1）

和式（2）可确定纯电动轿车的总制动力为（3）在确保制动安全性和驾驶员踏板感的前提下，制动力分配控制策略设计如下：（1）0≤z≤0.1g：整车制动力全部由电机产生，以回收尽可能多的制动能量，整车制动模式为前轴电机制动模式，即 Fb=Freg。（2）0.1g0.7g：紧急制动工况，必须保证制动安全性，电机制动力退出，整车制动力完全由液压制动产生的模式（前轴液压制动＋后轴液压制动），即Fb=Fbf+Fbr。

图 4 制动能量回收控制策略

四、动汽车整车制动能量回收测试

1、试验车辆选定

利用搭建的制动能量回收系统测试平台和数据处理方法，对某电动汽车的制动能量回收进行研究分析，试验车辆参数见表 1。

表1 试验车辆参数

2、试验方案

试验车辆在底盘测功机上运行 NEDC 工况，各传感器的布置情况，设定各传感器的采样频率为 1 Hz。 NEDC 中制动工况是分别由 7 种不同的恒定减速度构成的，且部分制动过程由多个不同减速度的连续制动工况组成，因此将 1 个或多个连续的制动工况看作一个制动片段进行研究，如表2和图5 所示。

表 2 NEDC 制动工况片段参数

图5 NEDC 制动工况片段划分

3、试验结果分析

试验后对 NEDC 制动工况中 7 个制动片段的电池充电能量、半轴回收能量及整车动能进行统计处理，结果见图6。

图6不同制动片段下的能量变化

由图 6 可看出，制动片段 A 的半轴回收能量和电池充电能量均为 0.3 kJ 左右，主要原因是片段 A 的制动初速度为 15 km/h，整车动能的变化较小，由地面摩擦和风阻等因素造成的动能变化与车辆本身的动能变化相当，电制动系统几乎不参与制动过程，因此造成半轴回收能量和电池充电能量均非常低。

在市区循环中，制动片段 B~片段 D 的制动初速度和减速度比较接近，因此电池充电能量、半轴回收能量和整车动能基本保持平稳。随着制动初速度的增加，市郊循环中制动片段 E~片段 F 的电池充电能量、半轴回收能量和整车动能均有大幅度增加，特别是在制动片段 F（制动初速度为 120 km/h）时各能量均达到最大值。整体来看，3 种能量的变化趋势基本一致，即当动能变化量较大时，半轴回收能量和电池充电能量也会随之增加。在制动初速度由 70 km/h 提高到 120 km/h 时，车辆的动能变化量最大，约提高了 5 倍，而半轴上回收的能量和电池充电能量提高了 10 倍以上。

图 7 为不同制动片段下的效率变化。由图 7可看出，在不同的制动片段下，车辆的制动转化率基本保持在 80 %左右，主要原因是车辆的制动转化率主要受车辆发电机和电池充电效率的影响，而车辆的行驶状态对其影响很小，因

制动能量回收技术现状及发展趋势

研究生课程考核试卷 （适用于课程论文、提交报告） 科目：汽车技术现状及发展趋势教师：贺岩松姓名：赵金龙学号：20110702218 专业：车辆工程类别：学术 上课时间：2011年11月至2011年11月 考生成绩： 阅卷评语： 阅卷教师(签名) 重庆大学研究生院制

再生制动技术现状及发展趋势 摘要 随着新能源危机的加剧，混合动力汽车和纯电动汽车已经成为新一代汽车的发展方向，而再生制动技术作为混合动力汽车和电动汽车的一向重要节能技术，已经得到越来越大的重视。再生制动技术使汽车在制动过程中将一部分动能转化为电能并储存在储能装置中，实现了制动减速时的能量再利用。本文对再生制动的工作原理、技术发展现状进行了详细的阐述，并提出日后的发展趋势。 关键词：制动能量；制动能量回收；发展现状 Regenerative Braking Technology Status and Development Trends ABSTRACT With the new energy crisis intensifies, hybrid vehicles and pure electric vehicles has become the new direction of next generation car, and regenerative brakingtechnology as an important energy-saving technology for hybrid vehicles and electric cars has been paid more and more attention.During braking, part of the kinetic energywill be turn into electrical energy by regenerative braking technology so that we can achieve the energy re-use when the car speed is brakingdeceleration .In this paper, regenerative braking technology works and research status has been elaborated in detail and proposed the future development trend. Key words:Braking energy; Energy regeneration and use; Research status

纯电动汽车制动能量回收技术

纯电动汽车制动能量回 收技术 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998

纯电动汽车制动能量回收技术 电动汽车制动能量回收技术是利用汽车在踩动刹车进行减速时将制动效能转变为电能储存并回收到电池当中，摩擦能量没有被浪费掉而是变相扩充了电池的容量，增加了纯电动汽车的续航里程，并且减少了刹车系统耗材的磨损。 电动汽车在“新能源”话题备受瞩目的今日已经不是个陌生词语，但是电动汽车的历史比大多数人想像得要长很多。1896年还推出了为电动车换电的服务，也就是我们今天所说的“充电桩”的雏形[仇建华，张珍，电动汽车制动能量回收方式设计[J].上海汽车.2012，12.]；在十九世纪末二十世纪初的交通大变革中，电动汽车作为一种新型事物快速成长但又迅速陨落。有社会环境的影响也有自身条件的限制。 目前常见的纯电动汽车，其动力电池组、电池变换器和电动机之间为电气连接，电动机、减速器和车轮之间为机械连接。 纯电动汽车制动能量回收技术研究背景 ?动车从登上历史的舞台开始，续航性能如何提升一直是人们争议很大的点。从根本上来说，续航能力可以通过

改进蓄能和驱动方式来提高，除此之外，制动能量回收也是重要的方式之一。 制动能量回收，简单来说，就是把电动汽车的电机组中无用的部分、不需要的部分，甚至有害的惯性转动带来的动能转化为电能，并返回给蓄电池，与此同时产生制动力矩，使电动机快速停止惯性转动，这整个过程也就成为再生制动过程[叶永贞，纯电动汽车制动能量回收系统研究[D].山东：青岛理工大学，2013.]。 电动汽车发展至今，已有大部分安装了类似装置以节约制动能，经过研究发现，在行驶路况频繁变化的路段，制动能量回收技术可以增加20%左右的续驶里程。 制动能量回收方法 制动能量回收方法有常见三种： 飞轮蓄能。特点：①结构简单；②无法大量蓄能。 液压蓄能。特点：①简便、可大量蓄能；②可靠性高。 蓄电池储能。特点：①无法大量蓄能②成本太高。 电动汽车制动能量回收系统的结构 无独立发电机的制动能量回收系统。①前轮驱动制动能量回收系统；②全轮驱动能量回收制动系统。有独立发电机的制动能量回收系统。 系统传动方式

地铁车辆再生制动能量利用方案

地铁车辆再生制动能量利用方案 摘要：目前，节能减排已成为我国的基本国策，建设低碳型交通基础设施、推广应用低碳型交通运输装备是城市轨道交通建设者责任。地铁由于站间距比较短，制动频繁、列车起动，考虑各钟车型、站距、编组、发车间隔等差异，列车电制动时产生的再生能量可达到牵引能量的40%以上。充分利用列车再生能量将节约大量能量，产生效益可观，为节能减排做出贡献。西安市地铁已经运营1、2号线，在建3、4、5、6号线，如何在保证线路运行安全的前提下，提高供电水平，同时为城市节能减排做出贡献，是我们必须考虑的问题。 关键词：轨道交通；列车制动；能量回馈 1 传统列车车载制动电阻方案存在的问题 目前国内外城市轨道交通动车组列车均采用VVVF牵引/制动系统，采用交流电机驱动列车，制动系统普遍采用空气制动和电制动混合的形式。列车在运行时，牵引系统将电能转为机械能，使机车启动加速；在制动时，一部分采用电制动，将机械能转为电能使列车制动，另一部分采用空气制动，通过刹车闸瓦与车轮踏面摩擦而产生制动使列车减速。传统列车上设置了车载制动电阻。当列车制动时，首先采用再生制动方式，列车电机从电动机状态转换为发电机状态，将机械能转换为电能返回到牵引网系统，返回到牵引网系统的能量部分被相邻列车吸收，由于线路的行车密度等多种因素，很大部分能量不能被回馈，此时大量电能量得不到释放，将会使系统供电网电压

急剧上升，为此列车上设置了制动电阻，将这部分能量通过电阻变成热能吸收，稳定系统电压。电阻所转化的热能，车站环控专业通过隧道活塞风、车站轨顶排风和车站轨底排风，将热量排出车站外。 车载制动电阻使用虽然方便，但也有缺点：（1）列车制动电阻吸收再生制动能量转换为热能白白消耗了，没有起到节能减排作用。（2）列车制动电阻吸收再生制动能量转换为热能散于隧道内，虽然部分可以通过隧道活塞风排出隧道，但还有部分遗留在隧道，这部分热量使隧道温升逐步上升；（3）列车制动电阻重量大，列车运行时，不仅没有节能，还增加列车牵引能耗。（4）制动电阻体积大，而且考虑制动电阻散热需在列车上安装通风设备，这样会使列车底部其他设备安装布局困难；（5）制动电阻发热会对车体底板形成烘烤效应，有引发火灾危险。（6）列车采用车空气制动，增加闸瓦的损耗，加大车辆维修工作量，提高了运营成本，摩擦闸瓦产生大量金属粉尘，造成环境污染。 2 国内外现状 在国外城市轨道交通运输系统中，再生制动能量吸收技术发展历程主要有车载电阻耗能式、逆变回馈式、超级电容储能式以及飞轮储能式吸收等。其中最先发展的车载电阻耗能式因其可靠、结构简单等优点应用最为广泛，相对较少的是能量回馈式和能量存储式的应用。国外轨道交通研究制动能量吸收技术较早，已有成熟产品，而国内在这方面的研究刚起步，使用车载电阻耗能式较多，不能够很好的把再生制动能量充分利用起来。 图1 2.1 车载电阻耗能型吸收

纯电动汽车制动能量回收技术

纯电动汽车制动能量回收技术 电动汽车制动能量回收技术是利用汽车在踩动刹车进行减速时将制动效能转变为电能储存并回收到电池当中，摩擦能量没有被浪费掉而是变相扩充了电池的容量，增加了纯电动汽车的续航里程，并且减少了刹车系统耗材的磨损。 电动汽车在“新能源”话题备受瞩目的今日已经不是个陌生词语，但是电动汽车的历史比大多数人想像得要长很多。1896年还推出了为电动车换电的服务，也就是我们今天所说的“充电桩”的雏形[仇建华，张珍，电动汽车制动能量回收方式设计[J].上海汽 车.2012，12.]；在十九世纪末二十世纪初的交通大变革中，电动汽车作为一种新型事物快速成长但又迅速陨落。有社会环境的影响也有自身条件的限制。 目前常见的纯电动汽车，其动力电池组、电池变换器和电动机之间为电气连接，电动机、减速器和车轮之间为机械连接。 纯电动汽车制动能量回收技术研究背景 ?动车从登上历史的舞台开始，续航性能如何提升一直是人们争议很大的点。从根本上来说，续航能力可以通过改进蓄能和驱动方式来提高，除此之外，制动能量回收也是重要的方式之一。 制动能量回收，简单来说，就是把电动汽车的电机组中无用的部分、不需要的部分，甚至有害的惯性转动带来的动能转化为电能，并返回给蓄电池，与此同时产生制动力矩，使电动机快速停止惯性转动，这整个过程也就成为再生制动过程[叶永贞，纯电动汽车

制动能量回收系统研究[D].山东：青岛理工大学，2013.]。 电动汽车发展至今，已有大部分安装了类似装置以节约制动能，经过研究发现，在行驶路况频繁变化的路段，制动能量回收技术可以增加20%左右的续驶里程。 制动能量回收方法 制动能量回收方法有常见三种： 飞轮蓄能。特点：①结构简单；②无法大量蓄能。 液压蓄能。特点：①简便、可大量蓄能；②可靠性高。 蓄电池储能。特点：①无法大量蓄能②成本太高。 电动汽车制动能量回收系统的结构 无独立发电机的制动能量回收系统。①前轮驱动制动能量回收系统；②全轮驱动能量回收制动系统。有独立发电机的制动能量回收系统。 系统传动方式 液压混合动力系统的系统传动方式有四种：串联式；并联式；混联式；轮边式。 串联式混合动力驱动系统。串联式混合动力驱动系统，动力源有：发动机和高压蓄能器。 这种方式只适合整车质量小、车速不能过高的小型公交车等。 并联式混合动力驱动系统。并联式混合动力驱动系统动力源是发动机和高压蓄能器。但并联式车辆在制动能量再生系统不工作或出故障时可以由发动机单独直接驱动车辆。 并联式系统的驱动路线有两条，一条是由发动机传给变速器，

城市轨道交通再生制动能量回收系统研究

华东理工大学 毕业设计（论文） 题目城市轨道交通再生制动能量 回收系统研究 学院华东理工大学 专业电气自动化 年级 2016 学号 26140118 姓名 导师 定稿日期： 2016年 11月12 日

摘要 城市轨道交通作为一种运量大、速度快、污染少、舒适性好的交通工具，很有力的缓解大中型城市乘车难、环境污染及交通拥堵等难题。近年来我国着力发展城市轻轨和地铁，本文主要以地铁作为研究对象。城市轨道交通站间距离短、运行密度高，机车频繁制动吋产生相当可观的再生能量，将产生的能量得以利用，不仅节约能源、保护环境同时降低电压利于机车安全运行。再生制动产生的能量得以利用是本文研究的重点，提出逆变电阻混合型再生制动能量吸收方案。本课题以建立地铁再生制动及能量吸收仿真平台为目的，利用仿真软件建立机车运行制动模型及混合型能量吸收模型。首先，分析和总结几种城市轨道交通车辆制动方案的优缺点，重点研究馈能型再生制动方案的基本原理及主要技术问题，提出逆变电阻混合型再生制动能量吸收方案。然后基于电阻制动原理，结合逆变并网电阻制动方案进行建模、仿真分析，并对再生制动产生功率及电流进行粗略的计算。 关键词：再生制动；逆变并网；电阻制动 Abstract

As a large capacity, fast speed, less pollution and comfortable transportation, urban rail transit effectively alleviate the transportation pressure of the large and medium-sized city, environmental pollution and traffic congestion . In recent years, China began to develop the light rail transit and subway. The subway stations has shorter distance and locomotive has haig density running. During locomotive frequently braking, it produced considerable regeneration energy. Reasonable utilization of the regeneration energy not only save energy, protect environment but also reduce the regeneration energy not only save energy, protect environment but also reduce the voltage grade for the locomotive’s safety operation. This paper is the focus on utilization of the regeneration energy, and The inverter-resistance hybrid method is propose. This topic is purposed to build Metreo regenerative braking and inverter-resistance hybrid energy absorption model by simulation software. Firstly, the urban rail transit power supply system has been introduced. Several vehicle braking scheme has been summarized and analyzed for their advantages and disadvantages. The inverter-resistance hybrid of regenerative braking energy absorption solution has been purposed. Secondly, combined with inver and resistance braking scheme, the model was built analyze and the power and current ofregenerative braking was computd.

纯电动汽车制动能量回收系统技术方案研究精选.

纯电动汽车制动能量回收系统技术方案研究 1、研究制动能量回收的背景和意义在电动汽车研究中,如何研制高性能储能设备、如何提高能量利用率,是所有研究中比较重要的两个方面。尽管蓄电池技术发展迅速,但受经济性、安全性等因素制约,难以在短时间内实现重大突破。因此如何提高电动汽车的能量利用率是一个非常关键的问题。研究制动能量再生对提高电动汽车的能量利用率非常有意义。汽车在制动过程中,汽车的动能通过摩擦转化为热量消耗掉,大量的能量被浪费掉。据有关数据研究表明,在几种典型城市工况下,汽车制动时由摩擦制动消耗的能量占汽车总驱动能量的50%左右。这对于改善汽车的能量利用效率、延长电动汽车的行驶里程具有重大意义。国外有关研究表明,在较频繁制动与起动的城市工况运行条件下,有效地回收制动能量,电动汽车大约可降低15%的能量消耗,可使电动汽车的行驶距离延长10%~30%。因此,对电动汽车制动能量进行回收,意义如下:在当前电动汽车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;机械摩擦制动与电制动结合,可以减少机械摩擦制动器的磨损,延长制动器使用寿命,节约生产成本;分担传统制动器部分制动强度,减少汽车在繁重工作条件下(例如长下坡)制动时产生的热量,降低了制动器温度,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。电动汽车再生制动的基本原理是:通过具有可逆作用的电动机/发电机来实现电动汽车动能和电能的转化。在汽车减速或制动时,可逆电机以发电机形式工作,汽车行驶的动能带动发电机将汽车动能转化为的电能并储存在储能器(蓄电池或超级电容)中;汽车起步或加速时,可逆电机以电动机形式工作, 将储存在储能器中的电能转化为机械能给汽车。2、国内外制动能量再生领域研究状况美国Texas A&M大学:Yimin Gao 提出了评价制动能量回收效率的三种制动力分配控制策略,在此基础上建立了纯电动汽车的制动能量仿真实验模型,针对不同的制动强度进行了仿真实验。YImin Gao和Mehrdad Ehsani提出了一种基于制动能量回收系统的纯电动汽车和混合动力汽车ABS系统的控制策略,通过精确设计电机制动力门限值,使得再生制动系统与ABS系统可兼容工作。Wicks 等建立了城市客车在市区行驶循环工况下的数学模型,研究再生制动系统的节能效果。Hongwei Gao等提出了混合动力汽车基于开关磁阻电机再生制动的神经网络控制系统,并在行驶循环工况下进行了能量回收效率的分析。Panagiotidis等建立了并联式混合动力汽车的再生制动模型,对再生制动的效果进行仿真计算和影响因素的分析比较。Hoon Yeo采用Ⅰ曲线作为前后制动力分配策略,但是该分配策略加大了后轮制动器制动力,减小了电机制动力,从而降低了能量回收率,增

新能源电动汽车回收系统

现代汽车电子技术 题目：电动助力转向系统 摘要 本文从全球环境污染和能源短缺等严峻问题阐述了发展电动汽

车的重要性和必要性，着重分析概括了电动汽车制动能量回收系统的研究现状 关键字电动汽车制动能量回收系统 1 引言 目前，普通燃油汽车在国内外仍占据绝大部分汽车市场。汽车发动机燃烧燃料产生动力的同时排放出大量尾气，其成分主要有二氧化碳（CO2）,一氧化碳（CO）,氮氧化合物(NO X)和碳氢化合物（HC），还有一些铅尘和烟尘等固体细微颗粒物，虽然现代汽车技术已经使汽车尾气排放降到很低，但由于汽车保有量持续高速增加，汽车排放的尾气还是会对人类的生存环境造成很严重的影响，例如近年来不断加剧的温室效应，光化学烟雾，城市雾霾等大气污染现象。 内燃机汽车消耗的能源主要来自石油，石油属于不可再生资源，目前全球已探明的石油总量为12000.7亿桶，按现在的开采速度将只够开采40.6年左右，即使会不断发现新的油田，但总会有消耗的一天。全球交通领域的石油消耗占石油总消耗的57%，由于汽车的保有量持续快速增长（主要来自发展中国家），到2020年预计这一比例将达到62%以上，2010年我国的石油对外依存度已达到53.8%，到2030年预计这一比例将达到80%以上，可见石油资源的短缺将会直接影响我国的能源安全，经济安全和国家安全，不利于我国长期可持续的发展，因此探索石油以外的汽车动力能源是21世纪迫切需要解决的问题。 电动汽车具有无污染，已启动，低噪声，易操纵等优点，相关的技术研究已趋成熟，是公认的未来汽车的主流。自1997年10底丰田推出混合动力车型Prius 以来，电动汽车越来越受市场的欢迎，近年来不少国内外汽车生厂商已向市场推出不少种类的电动汽车，在混合动力汽车领域，日本的丰田和本田不管从技术研发还是在市场销售，宣传等方面已经走在世界的前列，推出了诸如Pius，Insight，Fit，Civic 等量产化混合动力车型，其他国外汽车制造商在本田和丰田之后也相继推出相应的车型，例如宝马3系，5系，7系，8系都推出了相应的混合动力车型，大众途锐的混合动力版，特斯拉推出的MODEL S 纯电动车，国内汽车生产商比亚迪在电动汽车领域已经走在前列，相继推出包含“秦”在内的许多种混合动力车型。

列车再生制动能量回收的方法及分析

列车再生制动能量回收的方法及分析 城市轨道交通是耗电大户。而如何高效利用电能是目前城市轨道交通节能技术的关键问题。车辆在运行过程中，由于站间距一般较短，因此要求起动加速度和制动减速度比较大，并具有良好的起动和制动性能。城轨交通供电系统一直采用二极管整流技术实现交流电源到直流牵引电源的转换，特别是采取24脉波整流技术后，与电网的谐波兼容问题得到较好地解决。该技术虽然可以较好地满足车辆牵引取流的需求，但是此类系统存在以下问题： （1）只能实现能量的单向流动，对于需要频繁起动和制动的地铁、轻轨等交通工具，制动能量的回收有着很大的潜力。车辆再生制动产生的反馈能量一般为牵引能量的30％甚至更多。而这些再生能量除了按一定比例(一般为20％～80％，根据列车运行密度和区间距离的不同而异)被其它相邻列车吸收利用外，剩余部分将主要被车辆的吸收电阻以发热的方式消耗掉或被线路上的吸收装置吸收。如果在一列地铁列车刹车时附近没有其他列车加速运行，那它所回馈的电能中只有30％～50％能被再次利用(尤其是在低电压、高电流的网络系统里)。如果当列车发车的间隔大于10 min时，再生制动能量被相邻列车吸收重新利用的概率几乎为零。 （2）由于制动电阻的发热引发站台和地下隧道热量积累、温度上升，某些城轨系统隧道温度高达50℃，不得不加大通风设备的容量，造成严重的二次能耗； （3）对于车载制动电阻模式制动电阻增加车体自重造成的电能消耗十分可观； （4）牵引网上同时在线运行的车辆有十几对甚至几十对，负荷的变化造成牵引网压波动严重，不利于车辆平稳、可靠运行。可见车辆的制动能量至今还是一种没有被很好地开发利用的能量。 目前,在我国大力提倡节能降耗的形势下，城轨供电系统的发展进度已滞后列车车辆技术的发展，多个待建的城市轨道线路，如无锡、苏州、长沙、西安、深圳和广州等多条线路，都提出了对现有牵引供电系统进行技术改造的需求或者是寻求更好的储能装置去回收这些多余的再生能量。再生制动能量循环利用主要有储能和逆变两种方式:储能所采用的技术主要有蓄电池储能、电容储能、飞轮储能3种;而能量回馈所采用的技术主要是逆变至中压网络和低压网络两类。 首先介绍储能型回收装置 (1)蓄电池储能 蓄电池储能系统如图所示，该装置是将制动能量吸收到电池介质中，当供电区间有列车需要取流时，再将所储存的能量释放出去，由于蓄电池本身的特点充放电电流小，瞬间不能大功率充放电，所以该装置体积较大电池处于频繁充放电状态将影响其使用寿命，储能容量相对较少。

车辆制动能量回收

低碳世博，能源再利用—— 基于超级电容的城市轨道车辆制动能量回收 1 概述 由于城市轨道车辆具有运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源和用地等特点，世界各国普遍认识到，解决城市交通问题的根本出路在于优先发展以轨道交通为骨干的城市公共交通系统。随着我国经济的高速发展、城市化进程的不断加快，城市轨道交通将在我国城市公共交通运输中占有越来越越重要的地位。到目前为止我国已有北京、上海、广州、深圳、武汉等城市已经运行，截至2009年9月，我国有27个城市正在筹备建设城市轨道交通，其中22个城市的轨道交通建设规划已经获得国务院批复。至2015年，北京、上海、广州、深圳等22个城市将建设79条轨道交通线路，总长度为2259.84公里，计划总投资8820.03亿元。 城市轨道交通列车的特点就是线路的站间距短，列车运行时频繁地起动、制动，基本上在列车达到最高速时很快就会制动。目前,我国地铁列车大都采用接触网/轨直流供电, 牵引系统大都是变压变频的交流传动系统。列车牵引时从电网吸收能量，制动时采用反馈制动把制动能量反馈回电网, 根据经验，地铁再生制动产生的能量除了一定比例（一般为20%～80%，根据列车运行密度和区间距离的不同而异）被其他相邻列车吸收利用外，剩余部分将主要被列车的吸收电阻以发热的方式消耗掉或被线路上的吸收装置吸收。当列车发车密度较低时，再生能量被其他车辆吸收的概率将大大降低。资料表明，当列车发车间隔大于10 min 时，再生制动能量被吸收的概率几乎为零，此时绝大部分制动能量将被车辆吸收电阻吸收，变成热能并向四外散发，这必将使隧道和站内的温度升高。目前国内城市轨道交通在地面采用电阻能耗吸收装置处理列车运行过程中的再生能量，这不仅浪费能量，而且也增加了站内空调通风装置的负担，并使城轨建设费用和运行费用增加。如能将这部分能量储存再利用，这些问题将迎刃而解。 2 可行性分析 城市轨道交通车辆制动能量是否具有回收的可行性，需要对制动能量进行合理计算，并根据其大小确定制动能量是否具有实际回收价值。现以一列上海轨道交通2号线6节车辆编组为例（4节动车，2节拖车），设轨道车辆的制动初速度为70km/h (V1) ，制动末速度为8km/h (V2），M为车辆和载客质量，则利用公式（1）计算电制动能量。（1）

再生制动能量吸收装置在地铁的应用

再生制动能量吸收装置在地铁的应用 发表时间：2017-08-04T10:58:59.653Z 来源：《电力设备》2017年第11期作者：于志永 [导读] 摘要：再生制动能量吸收装置是把地铁车辆在制动产生的能量反馈到电网上，确保车辆再生制动的安全稳定 （青岛地铁集团有限公司山东青岛 266012） 摘要：再生制动能量吸收装置是把地铁车辆在制动产生的能量反馈到电网上，确保车辆再生制动的安全稳定。本文分析了该装置工作原理，对其在地铁应用制定了详细的操作顺序，根据实际维修经验有针对性的制定出该设备的快速维修法。通过我对该设备制定的操作顺序、快速维修法使制动能量吸收装置的操作失误率、设备故障维修率大大降低，设备始终运行在最佳状态。 关键词：再生制动能量吸收装置操作顺序 1、概述 随着我国城市轨道交通建设的迅速发展，地铁及轻轨电动客车控制技术也得到长足的进步。在国外，为减少车载设备，抑制地铁洞内温度的升高，一般在车上不设置全功率电阻制动装置，而在运营线的每个供电所设置一套总的功率吸收设备。电阻吸收方式是目前国外应用得比较普遍的方案。该方案控制简单、工作可靠、应用成熟、功率组合方便；采用斩波调阻控制系统实现对电网恒压调节，有较地控制了车辆再生制动时可能引起的制动过电压；但是，由于电阻吸收是将再生能量消耗，所以，再生能源没有充分利用。采用电阻-逆变混合吸收的模式，将再生能量逆变成380V 电能回馈至380V电网系统，实现了节能，同时考虑到380V电网的容量，在大的再生能量吸收时，逆变吸收不了的能量，由电阻吸收，确保车辆再生制动的安全稳定。而且该方案设备投资较小，性价比高。 2、再生制动能量吸收装置工作原理 电阻–逆变混合型制动能量吸收装置原理如图1所示。由隔离开关柜、斩波控制柜、逆变控制柜、电阻柜、隔离变压器柜等部分组成，具体功能如下：隔离开关柜：执行能量吸收系统与直流电网的接通和分断、承担系统的滤波功能。斩波控制柜：执行能量吸收设备的控制、保护与监控；执行与上级控制系统的通信；执行能量吸收设备投入与退出判断；承担电阻吸收能量时的控制。逆变控制柜：执行逆变能量吸收；自动跟踪并网；根据直流电网电压的变化调节逆变输出电流。电阻柜：执行电阻吸收能量时再生能量的消耗。隔离变压器柜：执行直流电网与400V交流电网的隔离。 图1 电阻?逆变制动能量吸收装置原理图 当列车再生制动时．电压升高到需要外部设备来吸收时，电阻?逆变混合型制动能量吸收装置(以下简称：混合型装置)启动。逆变器率先投入，将再生电能逆变成三相交流电并馈人车站40OV配电网，由动力照明负荷利用。当列车制动能量较大，再生能量超出逆变器容量时(表现为线网电压升高至某一限值)，电阻投入，与逆变器共同吸收再生能量；当再生能量下降至逆变器吸收范围内时(表现为线网电压下降到某一限值)，电阻退出，仍由逆变器独自吸收再生能量。当线网电压下降至无需外部设备吸收再生电能时，混合型装置系统停止吸收。装置根据再生能量的大小自动调节吸收电流的大小，维持线网电压恒定。线路上无车辆制动或制动能量不超过吸收启动值时，装置不启动。在制动能量吸收的过程中，逆变器始终工作，而电阻只是作为逆变器的功率补充，在逆变器达到容量最大值后才启动，绝大部分制动能量由逆变器回馈至400V电网，实现了大部分能量的回收。 再生制动能量吸收装置正常工作时的配置： （1）、当地铁车辆额定电压等级为DC1500V时，车辆车重（整列）不能超过720T，制动减速度按照1m/s，制动初始速度为80km/h，20s短时功率为7693kw，额定吸收功率为3096kw，允许电网电压波动范围DC1100V-1800V。 （2）、当地铁车辆额定电压等级为DC750V时，车辆车重（整列）不能超过470T，制动减速度按照1m/s，制动初始速度为80km/h，20s短时功率为4757kw，额定吸收功率为1892kw，允许电网电压波动范围DC500V-900V。 3、地铁线再生制动能量吸收装置操作顺序 为防止操作者因操作失误使设备不能正常投运或损坏设备，根据多年的操作与维修经验，制定出针对再生制动能量吸收装置的操作顺序。此操作顺序一经推出以来，因操作不当引起的设备故障率降为零。 以下是试验线再生制动能量吸收装置操作顺序： （一）、开机程序： （1）、根据车上要求，把电阻柜转换开关切换到相应制式（750v/1500v），并把隔离开关柜750 v、1500v制式转换开关SM1切换到相应制式。 （2）、把隔离开关柜上触摸屏内变压器分接头接法，按主回路变压器分接头接法连接。调整变压器分接头位置的用户名是：

关于制动能量回收

第一篇章：制动能量回收系统简介 制动能量回收系统定义 制动能量回收系统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，又名MINI Clubman。MINI Clubman从一开始就凭借独特的概念，外向的设计以及别具魅力的发动机脱颖而出，为新一代MINI开发的三款高技术发动机确保了无时不在的运动驾驶乐趣和非凡的高效。而且MINI Clubman的所有发动机当然也标准装备了2008年车型为最大降低燃油消耗量而推出的全部新技术。 制动能量回收系统的优点 这些智能技术提高了发动机的效率，适度降低了耗油量，同时也进一步提高了驾驶乐趣。这里一个很好的例子就是制动能量回收系统，能源管理系统确保发动机的输出功率主要被转化成为驱动力，只有在应用制动时或发动机处于超速状态时才会转化成电能供车载系统使用。为了达到这个效果，发电机会在发动机输出功率，即加速或牵引汽车时自动与发动机脱离。因此，传统模式下发电机消耗和从汽车那里获得的动力现在全部用以实现更快更具动态的加速。因为在MINI回到超速状态或驾驶者应用制动时，发电机就会再次启动，从而确保车载系统能够得到充足的电力供应。 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（英籍工程师佛莱明）的左手定则，而表示发电原理的则

纯电动汽车ABS制动能量回收讲解

基于自寻优控制的纯电动汽车制动能量 回收策略可行性分析 倪兰青，南京航空航天大学 本课题应从三部分入手，一是汽车建模部分；二是ABS 自寻优控制部分；三是再生制动部分。 一：车辆动力学建模（以单轮模型为例） 1.1 单轮车辆模型 车辆运动方程：Fx v M -=? 车辆运动方程：Tb Tg Tb rFx I -=-=? ω 车轮纵向摩擦力：=x F μN 其中，M:汽车质量，Fx:轮胎和底面间的附着力，I ：车轮转动惯量，ω：车轮角速度，r:车轮有效半径，Tg:地面制动力矩，Tb ：制动器制动力矩，μ：地面摩擦系数，N ：车轮对地面压力 1.2 轮胎模型 ⑴由于主要研究纵向制动特性,可以选用参数较少并能反映纵向附着系数μb 与滑移率S 关系的Burckhardt 模型。 s c e c s c 31)1(2 --=-μ 式中c1、c2、c3为参考系数,下表给出了其在不同路面条件下的取值及该路面最佳滑移率Sopt 和最大附着系数μmax 。 ⑵双线性模型 在一些情况下,为了获得一种解析解,用这种双线形模型来简化轮胎模型, 如下图所示:

c s s h μμ= c g h c h g s s s s --- --= 11h μμμμμ，其中，c s ：最佳滑移率，g μ：滑移率为1时的附着系 数:s:车轮滑移率; h μ:峰值附着系数。 1.3 液压制动系统部分 液压制动系统包括两部分：一部分是液压传动系统；另一部分是制动器。为进行实时模拟计算，可以建立经验式的l 、2阶模型系统。为简化系统，忽略了电磁阀弹簧的非线性因素及压力传送的延迟，其传递函数为： ) 1(+= TS S K G 式中：K 为系统的增益，K=100；T 为系统时间常数，T=0．01。制动器力学模型描述了制动轮缸压力输入及制动力矩输出间的力学特性。为了简化仿真研究，在进行仿真时假设制动器为理想元件，如果忽略非线性和温度的影响，制动力矩瓦可以看作是制动压力P 的线性函数： Tb=kP 式中：Tb 为车轮制动力矩；k 为制动器制动效能因数(通过试验可以得到)；P 为液压传动系统输出压力。 1.4 滑移率的计算 滑移即为汽车制动时出现车轮速度小于汽车车身速度而导致车轮即滚动又滑动的现象。车轮的滑移率定义为： %100?-=v r v ωλ

电动车制动能量回收.

电控制动是趋势谈电动车制动解决方案 [汽车之家技术] 围绕电动车的话题更多的集中在续航里程、电池类型、充电方式及时间等一些使用的问题上，今天我们来聊聊别的话题，电动技术在代替了传统动力技术后，引发的变革确实是巨大的，这也影响到了车辆的技术开发，制动系统就是要谋变的其中一环。 图中所示为传统制动系统，驾驶员控制踏板，与踏板相连的是真空助力器，它负责将驾驶员施予踏板的力放大并推动主泵活塞进行制动压力，最后，制动分泵由活塞推动制动片夹紧制动盘，从而实现制动力。 这里面涉及到一个很重要的部件——真空助力器，如果它的工作状态不好，驾驶员踩制动踏板时就会觉得很硬，没有经验的驾驶员就会误以为没有制动功能了。而真空助力器的真空环境是由发动机提供的，较为传统的方式是从进气歧管处引出一根气管通向真空助力器，为了确保真空环境的稳定性，有些发动机还专门为

真空助力器设计了一个由凸轮轴驱动的机械真空泵，在此之前，还有厂商用电子真空泵来弥补“真空”。 传统动力汽车，制动系统可以从发动机处获得真空源从而让真空助力器为驾驶员提供辅助作用，那电动车的动力系统不具备制造真空的能力，制动助力的问题将如何解决？ 解决这个问题现在有两种模式，一种是在现有的结构基础上去解决真空 源的问题，另一种则是采用新的技术原理，彻底舍弃真空在制动系统中的用途，重新设计制动系统技术结构。不仅是汽车行业，在各行各业面临新老更替时都少不了这样的做事逻辑。 ● 利用现有基础进行技术改进 利用现有结构基础进行技术改进的方式是目前绝大多数厂商在新能源车中采用的方式，原有的真空助力器以及相关管路得到保留，管路的另一端连接的电子真空助力泵，当传感器监测到助力器真空度不足时，电子真空泵开始工作维持真空环境，通过这样的方式，确保真空助力器能够像原先一样为驾驶员提供辅助作用。不过，这样的电子真空助力泵的噪音较大，此外更重要的是，电子真空泵的工作稳定性以及寿命都不太适合当做主要及唯一的真空源供应部件（原先在传统汽车上，它只是辅助维持真空环境）。显然，这样的方案是来自传统的汽车研发理念，而并非是站在新能源车的开发角度来解决问题。 ● 舍弃真空在制动系统中的用途

城市轨道交通再生制动能量回收系统研究毕业设计

城市轨道交通再生制动能量回收系统研究毕业设计 目录 第1章绪论 (1) 1.1城市轨道交通的发展 (1) 1.2再生制动能量回馈的意义 (1) 1.3本文的主要容 (2) 第2章再生制动能量吸收利用技术 (3) 2.1 城市轨道交通供电系统 (3) 2.2城市轨道交通再生制动能量吸收方案 (4) 2.2.1车辆制动方式 (4) 2.2.2 电阻能耗型 (5) 2.2.3 电容储能型 (6) 2.2.4逆变回馈型 (7) 2.2.5 三种方案比较 (7) 2.3逆变电阻混合型主从配合方案 (8) 2.4 本章小结 (9) 第3章混合逆变-电阻制动系统设计 (10) 3.1逆变-电阻制动系统 (10) 3.1.1逆变-电阻型控制策略 (10) 3.1.2 逆变-电阻型仿真分析 (11) 3.2制动工况仿真分析 (13) 3.3再生制动的能量计算 (16) 3.3.1机车制动特性及计算步骤 (16) 3.4 基于制动特性曲线的计算实例 (18) 3.5 本章小结 (21) 致谢 (22) 参考文献 (23)

第1章绪论 1.1城市轨道交通的发展 随着社会经济的高速发展，城市人口密集度和流动度日益增加，现有的交通已经不堪重负，交通不便已成为制约社会经济发展的一大因素，同时造成大中城市居民出行难坐车难的现象。机动车辆的增长，导致交通更加拥堵，同时造成了大气污染和噪声污染。城市轨道交通具有运量大、速度快、空间利用合理、污染少等特点，因此它受到 世界各国的青睐。大力发展城市轨道交通已成为各国解决城市交通拥堵问题的重要手段。 我国城市轨道交通发展比较滞后，近年来国家己充分认识到发展城市轨道交通的重要性，各大省会城市均已修建地铁或整改规划地铁线，而特大城市已开始发展轨道交通的网络化建设。北京、上海、、等城市已有多条轨道交通线路开通运行。同时、、、、等城市已经开展城轨交通的建设工作。至2016年，国城轨线路将拥有89条，超过2500公里的运营里程［1]。 1.2再生制动能量回馈的意义

汽车制动能量回收系统专利(实用新型)

说明书摘要 汽车制动能量回收装置，涉及内燃机汽车能量的回收和再利用装置结构。该系统结构包括以下几个部分：①在不影响汽车制动性能的情况下的制动能量回收结构；②能量转换及储存结构；③汽车制动能量回收的缓速结构；④储存能量用于汽车动力转向系统；⑤储存能量用于汽车的制冷空调系统；⑥储存能量用于汽车起步。通过把汽车制动时的能量进行回收，转换为液压能，用于汽车的起步、缓速制动及动力转向，达到汽车节能和环保的目的。汽车制动时的机械能包括汽车制动前的动能和汽车下坡时的势能。本实用新型的能量回收系统适合化工石油类燃料（汽油、柴油、天然气、液化石油气）汽车及醇类燃料汽车等的各类前驱、后驱或全轮驱动的乘用车和商用车辆。

摘要附图

权利要求书 1、一种汽车制动能量回收装置，其特征在于，包括以下结构特征： ①设置汽车制动时的能量转换及回收结构。汽车制动时的能量(汽车制动前的动能和汽车下坡的势能)通过汽车驱动能传递到汽车驱动桥，汽车驱动桥把机械能传递到汽车的传动系统，在汽车传动系统中(如变速器输出轴、变速器中间轴、汽车传动轴或汽车驱动桥的半轴)增设一套机械减速器，本图1仅列举了从变速器输出轴后与减速器相连，减速后将机械能传递到液压变量泵/马达，回收能量时变量泵/马达作为液压泵元件，将汽车制动的机械能转换为液压能，通过液压蓄能器储存起来； ②汽车制动时的缓速装置； ③储存能量用于汽车动力转向系统装置； ④储存能量用于汽车汽车的制冷空调系统； ⑤储存能量用于汽车起步的装置。 2、根据权利要求1所述的汽车制动能量回收装置，其特征在于，在所述结构①通过与汽车传动系统并联一套汽车制动能量回收装置，把汽车制动时的能量(汽车制动前的动能和汽车下坡的势能)通过汽车驱动能传递到汽车驱动桥，汽车驱动桥把机械能传递到汽车的传动系统，在汽车传动系统中(如变速器输出轴、变速器中间轴、汽车传动轴或汽车驱动桥的半轴)增设一套机械减速器，本图1仅列举了从变速器输出轴后与减速器相连，减速后将机械能传递到液压变量泵/马达，回收能量时变量泵/马达作为液压泵元件，将汽车制动的机械能转换为液压能，通过液压蓄能器储存起来。

制动工况对对电动汽车制动回收能量影响的分析3

制动工况对电动汽车制动能量回收影响分析 前言 随着能源和环境问题日益突出，电动汽车已成为替代传统内燃机汽车的最佳选择。受限于当前技术条件，电动汽车续驶里程普遍较短，电动汽车节能技术成为电动汽车研究的重要方面，其中再生制动作为电动汽车节能主要手段，受到国内外学者广泛关注[1-2]。设计阶段的电动汽车结构和动力系统设计、运行阶段的控制策略和制动工况等都是影响再生制动能量回收效果的因素[3]。 目前，制动工况方面的分析研究，多集中对制动工况进行解耦，分别研究制动初速度和制动强度对制动回收能量效果的影响[4-6]，并未综合分析制动工况各因素影响能量回收效果之间的耦合关系，或分析制动强度与制动初始速度对能量回收效果贡献大小。 制动工况分为两种，单次制动工况和循环制动工况[7]，循环制动工况多用在试验条件下对电动车性能测试，日常驾驶中更多应用的是单次制动工况。单次制动工况为本文研究工况，其影响因素包含两个方面：制动强度(z )和制动初速度。 本文以较为普遍的集中电机前轴驱动电动汽车为研究对象，采用制动稳定性较好的理想制动力分配策略，利用Matlab/Simulink 与Isight 建立联合仿真平台，对由制动初速度和制动强度组成的连续设计空间进行试验设计(DOE)。采用最优拉丁超立方设计(Optimal latin hypercube design ，OptLHD)对连续设计空间进行采样，分析制动回收能量与制动初速度和制动强度之间的关系，分析制动工况对制动能量回收的主效应和交互效应，和影响制动能量回收的主次因素。 1制动能量回收影响因素分析 再生制动时受各种阻力损耗、摩擦制动器消耗、电机和电池工作特性和效率、相关部件工作效率等方面的影响，未能将制动动能完全转化为电能存储在蓄电池中。综上各方面将主要因素分为一下三类： (1)影响制动总能量的因素，制动总能量计算公式为()222 1e s v v m E -=（式中，E 为制动总能量，kJ ；m 为电动车整备质量，kg ；s v 和e v 分别为为车辆制动初始和终止速度，1s m -?），得出影响因素主要是制动初速度、电动汽车整备质量等。 (2)影响可回收能量的因素，如制动强度、车辆结构（滚动阻力消耗、空气阻力消耗等）、制动力分配策略（摩擦制动损耗）等。 (3)影响再生制动回收能量的因素，如驱动系统布置、电机和电池工作特性、传动系统特性、各部件及传递线路损耗、控制器损耗等。 以上影响因素主要归为四个方面：车辆结构、动力系统结构、制动工况、制动控制策略，在设计阶段车辆结构、动力系统结构和控制策略确定后，制动工况成为可根据驾驶员主观操纵的影响再生制动能量回收效果的唯一因素。 2仿真模型与验证 2.1理想再生制动力分配策略 本文采用文献[8]中制定的理想制动力分配策略。理想再生制动力分配策略可以保证前后轴制动力得到合理分配，制动稳定性好，该策略包含制动力在前后轴的分配及在电机制动力与摩擦制动力之间的分配两部分。分配电机制动力和摩擦制动力时要优先利用电机制动力，不足部分再由摩擦制动力补充。 2.2建立仿真模型 使用MATLAB/Simulink 建立整车、电机、电池和控制策略等模型，整车参数如表1所示。