電動(dòng)機(jī)再生制動(dòng)

再生制動(dòng)是電動(dòng)汽車所獨(dú)有的，在減速制動(dòng)（制動(dòng)或者下坡）時(shí)將車輛的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，轉(zhuǎn)化的電能儲(chǔ)存在儲(chǔ)存裝置中，如各種蓄電池、超級(jí)電容器和高速飛輪，最終增加電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。

若儲(chǔ)能器已經(jīng)被完全充滿，再生制動(dòng)就無法實(shí)現(xiàn)，所需的制動(dòng)力就只能由常規(guī)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)來提供。現(xiàn)在幾乎所有的電動(dòng)汽車都安裝了再生液壓制動(dòng)系統(tǒng)，從而可以實(shí)現(xiàn)節(jié)約制動(dòng)能、回收部分制動(dòng)動(dòng)能，并為駕駛員提供常規(guī)制動(dòng)性能。如圖6-3所示為電動(dòng)汽車的能量轉(zhuǎn)換。

當(dāng)電動(dòng)汽車減速、在公路上放松加速踏板巡航或踩下制動(dòng)踏板停車時(shí)，再生制動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)。正常減速時(shí)，再生制動(dòng)的力矩一般保持在最大負(fù)荷狀態(tài)；

電動(dòng)汽車高速巡航時(shí)，其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)通常是在恒功率狀態(tài)下運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)力矩與驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或者車輛速度成反比。所以，恒功率下驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越高，再生制動(dòng)的能力就越低。

另外，當(dāng)踩下制動(dòng)踏板時(shí)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)一般運(yùn)行在低速狀態(tài)。因?yàn)樵诘退贂r(shí)，電動(dòng)汽車的動(dòng)能不足以為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)提供能量來產(chǎn)生最大的制動(dòng)力矩，所以再生制動(dòng)能力也就會(huì)隨著車速降低而減小。如圖6-4所示為再生制動(dòng)和液壓制動(dòng)的車速變化曲線，電動(dòng)汽車的再生制動(dòng)力矩一般不能像傳統(tǒng)燃油車中的制動(dòng)系統(tǒng)一樣提供足夠的制動(dòng)減速度。

因此，在電動(dòng)汽車中，再生制動(dòng)和液壓制動(dòng)系統(tǒng)一般共同存在。不過應(yīng)該注意，只有當(dāng)再生制動(dòng)已經(jīng)達(dá)到了最大制動(dòng)能力而且無法滿足制動(dòng)要求時(shí)，液壓制動(dòng)才起作用。

 圖6-4　再生制動(dòng)和液壓制動(dòng)的車速變化曲線

再生液壓混合制動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車所獨(dú)有的，燃油車沒有，再生制動(dòng)和液壓制動(dòng)之間的協(xié)調(diào)是問題的關(guān)鍵所在，而且，應(yīng)該考慮下列特殊要求：

為了使駕駛員在制動(dòng)時(shí)有一種平順感，液壓制動(dòng)力矩應(yīng)該可以按照再生制動(dòng)力矩的變化進(jìn)行控制，最終使駕駛員得到所希望的總力矩。同時(shí)，液壓制動(dòng)的控制不應(yīng)引起制動(dòng)踏板的沖擊，因此不會(huì)給駕駛員一種不正常的感覺。可利用ABS擴(kuò)展的ESP功能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)泵的油壓提高。

這要求ABS的ESP模塊和整車控制系統(tǒng)要進(jìn)行通信，可以將再生制動(dòng)軟件寫入ABS模塊，驅(qū)動(dòng)油泵、控制摩擦制動(dòng)和控制制動(dòng)助力的真空源。ABS和整車控制器通信控制再生制動(dòng)的強(qiáng)度即可。液壓制動(dòng)力矩是電控的，將產(chǎn)生的液壓傳至制動(dòng)輪缸上，因而再生液壓制動(dòng)系統(tǒng)需要有避免制動(dòng)失效的機(jī)構(gòu)。

為了提高系統(tǒng)的可靠性，滿足安全標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)通常采用雙管路制動(dòng)，當(dāng)其中一條管路失效時(shí)，另一條管路必須能提供足夠的制動(dòng)力。為了使車輛可以穩(wěn)定地制動(dòng)，前后車輪上的制動(dòng)力必須很好地平衡分配。另外，為了防止汽車發(fā)生滑移，加在前后輪上的最大制動(dòng)力應(yīng)該低于允許的最大值（主要由滾動(dòng)阻力系數(shù)決定）。

電動(dòng)汽車采用的再生液壓混合制動(dòng)系統(tǒng)即可滿足以上要求，其基本結(jié)構(gòu)如圖6-5所示。駕駛員踩下制動(dòng)踏板后，電動(dòng)泵使制動(dòng)液增壓產(chǎn)生所需的制動(dòng)力。制動(dòng)控制和電動(dòng)機(jī)控制協(xié)同工作，確定電動(dòng)汽車上的再生制動(dòng)力矩與前后輪上的液壓制動(dòng)力。

再生制動(dòng)時(shí)，再生制動(dòng)控制回收再生制動(dòng)能量，并且反充至蓄電池中。電動(dòng)汽車上的ABS及其制動(dòng)比例控制閥（ABS的擴(kuò)展功能EBD元件）的作用和傳統(tǒng)燃油車上的相同，即產(chǎn)生最大的制動(dòng)力。電動(dòng)泵能夠利用現(xiàn)有汽車中ABS的擴(kuò)展功能中的ESP電動(dòng)供能泵作為壓力源。 

圖6-5　再生液壓混合制動(dòng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

電動(dòng)汽車上的總制動(dòng)力矩是再生制動(dòng)力矩與液壓制動(dòng)力矩之和。它們之間的分配比例關(guān)系如圖6-6所示，目的是保持最大再生制動(dòng)力矩的同時(shí)為駕駛員提供和燃油車相同的制動(dòng)感。當(dāng)制動(dòng)踏板力較小時(shí)，只有再生制動(dòng)力矩施加在驅(qū)動(dòng)輪上，才能和制動(dòng)踏板力成正比。而非驅(qū)動(dòng)輪上的制動(dòng)力由液壓制動(dòng)提供，液壓制動(dòng)力也和制動(dòng)踏板力成正比。

當(dāng)制動(dòng)踏板力超過一定值時(shí)，最大再生制動(dòng)力矩全部加在驅(qū)動(dòng)輪上，同時(shí)液壓制動(dòng)力矩也作用在驅(qū)動(dòng)輪上以得到所需的制動(dòng)力矩。因而最大再生制動(dòng)力矩可以保持不變，以便能夠完全回收車輛的動(dòng)能。

圖6-6　再生制動(dòng)力矩與液壓制動(dòng)力矩的分配比例關(guān)系

制動(dòng)系統(tǒng)因制動(dòng)而造成的管路壓力（或制動(dòng)踏板踏下深度越深）越高，表示經(jīng)駕駛員判斷需要的總制動(dòng)力矩越大，非驅(qū)動(dòng)輪的制動(dòng)力矩不斷增加，驅(qū)動(dòng)輪的制動(dòng)力矩也在增加。但摩擦力矩增加得多，再生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不增加，甚至還可能減小，這就要求再生制動(dòng)和ABS系統(tǒng)要協(xié)調(diào)工作。

在兩前輪獨(dú)立、后輪采用低選原則的ABS中，制動(dòng)壓力傳感器（液壓傳感器）監(jiān)測(cè)制動(dòng)系統(tǒng)管路的制動(dòng)壓力（液壓或氣壓），ABS采用車速與壓力傳感器（也可是制動(dòng)踏板行程開關(guān)）采集制動(dòng)狀態(tài)信號(hào)，根據(jù)車速算出的減速度值與設(shè)定的減速度值進(jìn)行比較，從而對(duì)車輛進(jìn)行控制。

附：ABS（制動(dòng)防抱死系統(tǒng)）、ESP（電子穩(wěn)定系統(tǒng)）、EBD（電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)）