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关于混合动力汽车再生制动技术的一些探讨 　　【摘 要】采用先进的能量回收技术，应用现代车辆设计方法和手段，对汽车的制动能量回收进行深入研究具有十分重要的意义。再生制动技术针对原本废弃的能量，将其回收再利用，使其获得“新生”，实现节省燃料、降低排放、减小制动噪声、改善车辆制动安全性等作用，为车辆的经济性和安全性提供了保障。 　　【关键词】混合动力汽车；再生制动技术；安全性；经济性 　　普通的制动方法是把车的动能，以摩擦的形式直接转化成热能，而再生制动则是在制动时把车辆的动能转化并储存起来，而不是变成无用的热。采用先进的能量回收技术，应用现代车辆设计方法和手段，对汽车的制动能量回收进行深入研究具有十分重要的意义。再生制动技术针对原本废弃的能量，将其回收再利用，使其获得“新生”，实现节省燃料、降低排放、减小制动噪声、改善车辆制动安全性等作用，为车辆的经济性和安全性提供了保障。 　　一、再生制动原理 　　再生制动是指汽车在减速或制动时，通过与驱动轮（轴）相连的能量转换装置，把汽车的一部分动能转化为其他形式的能量储存起来，在减速或制动的同时达到回收制动能量的目的；然后在汽车起步或加速时释放储存的能量，以增加驱动轮（轴）上的驱动力或增加混合动力汽车的续驶里程。 　　理论上汽车制动能量回收的方法有空气储能、液压储能、飞轮储能和电储能。空气储能装置结构庞大，密封性能要求很高，实用化困难；液压储能装置能量密度低，但功率密度大，其零部件密封性能要求高，控制结构复杂和存在工作噪声等；飞轮储能装置功率密度较大，其体积小质量轻，但要求高转速和周围空间真空，技术上实现较复杂，且只能短时间储能；电储能各方面性能均很好，且结构简单，只是功率密度低，能量转换环节多。随着汽车驱动电机技术和储能技术的进一步发展，采用电机来回收与利用制动能量越来越显现出其优势.特别是在混合动力汽车中，主要采用电储能的再生制动方式。 　　二、再生制动的研究现状 　　1、能量转换装置 　　在电储能再生制动中，能量转换装置的作用是进行制动和驱动转矩的变换，把汽车惯性动能转换成为电能，是一个发电过程。为了实现制动能量的回收和释放，都还需要有合适的传动装置，目前普遍采用集成电机形式，用一个电机和一个行星齿轮机构组合，电机既担当发电机（再生制动电机）又担当电动机（驱动电机），并与两个离合器联用来满足功能要求。用作汽车再生制动集成电机主要有直流电机、交流异步电机、无刷永磁电机和开关磁阻电机系统。 　　直流电机在单极性斩波器的调速系统中，在斩波调压时能量不能回馈，制动时能量回收效率低。双极性斩波器能够保持电流有一定的连续性，可以使电机在四象限中运行，在斩波调压时能量能够回收，回收效率较高，调速范围也更大一些，最高转速可达4000―6000r/min，低速平稳性好。但由于直流电机的换向器需保养，又不适合高速运转，除小型车外，目前一般己不采用。 　　交流异步电机驱动时要采用宽调制型逆变器来构成变压变频（VVVF）的调速控制系统。这种调速系统最高转速可以达到15000r/min，电机能够实现四象限运行，制动时能量能够回收，大大地扩大了交流电机的使用范围，但矢量控制的调速系统控制技术难度较大，控制元件较多，控制回路复杂，控制器的外形尺寸也较大。 　　永磁无刷电机也是采用逆变器来控制调速，同时还要用转子位置检测器进行极性检测，以及用电子开关换向，如果采用双向导通开关进行换向，可以提高永磁无刷电机的转矩特性，还可以控制永磁无刷电机实现四象限运行。永磁无刷电机最高转速可达到10000r/min，并且体积小、质量轻、控制性能很好。但是，永磁电机如果在大的过载电流下，可能导致永磁材料的导磁性能下降，严重时会产生退磁而使电机损坏，所以，必须严格控制过载电流。永磁无刷电机的控制元件较多，控制回路复杂。 　　开关磁阻电机是一种新型电机。它的控制系统是由控制器、功率转换器、位置检测器和电流检测器等部分电子元件组成。开关磁阻电机系统结构紧凑、牢固，适合于高速运行，并且驱动电路简单、成本低、性能可靠，在宽广的转速范围内效率都比较高，而且可以方便地实现四象限控制，是汽车驱动及再生制动能量回收与利用集成电机的发展趋势。 　　2、能量存储装置 　　电化学电池：电化学电池是汽车储能的传统选择，主要包括铅酸电池（Lead―acid）、镍金属电池（Cd―Ni和MH―Ni）、锂电池（Li―ion和Li―polymer）等。铅酸电池可靠性高、原料易得、成本低、适用温度和电流范围大，在汽车储能中使用最广泛。但铅酸电池作为制动能量储能系统，而存在的缺点主要是充电速度慢、循环使用寿命过低等。镍金属电池有Cd―Ni和MH―Ni电池，但由于镉对环境有污染，很多国家限制发展和使用Cd―Ni电池。MH―Ni电池是一种绿色镍金属