用双开关磁阻电机的汽车能量再生制动技术

开关磁阻电机开关磁阻电机是一种新型调速电机，调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无极调速系统。

它的构造简单稳固，调速范围宽，调速性能优异，且在整个调速范围内都具有较高效率，系统可靠性高。

主要由开关磁阻电机、功率变换器、控制器与位置检测器四部分组成。

控制器内包含控制电路与功率变换器，而转子位置检测器那么安装在电机的一端。

其电机部分由于是运用了磁阻最小原理，故称为磁阻电动机，又由于线圈电流通断、磁通状态直承受开关控制，故称为开关磁阻电动机。

特征开关磁阻电机构造简单，性能优越，可靠性高，覆盖功率范围10W~5MW的各种上下速驱动调速系统。

使的开关磁阻电机存在许多潜在的领域，在各种需要调速和高效率的场合均能得到广泛使用〔电动车驱动、通用工业、家用电器、纺织机械、电力传动系统等各个领域〕。

优点◆其构造简单，价格廉价，电机的转子没有绕组和磁铁。

◆电机转子无永磁体，允许较高的温升。

由于绕组均在定子上，电机容易冷却。

效率高，损耗小。

◆转矩方向与电流方向无关，只需单方相绕组电流，每相一个功率开关，功率电路简单可靠。

◆转子上没有电刷构造稳固，适用于高速驱动。

◆转子的转动惯量小，有较高转矩惯量比。

◆调速范围宽，控制灵敏，易于实现各种再生制动才能。

◆并具频繁启动〔1000次/小时〕，正向反向运转的特殊场合使用。

◆且启动电流小，启动转矩大，低速时更为突出。

◆电机的绕组电流方向为单方向，电力控制电路简单，具有较高的经济性和可靠性。

◆可通过机和电的统一协调设计满足各种特殊使用要求。

缺点其工作原理决定了，假设需要开关磁阻电机运行稳定可靠，必须使电机与控制配合的很好。

因其要使用位置传感器，增加了构造复杂性，降低了可靠性。

对于电机本身而言，转矩脉动大是其固有的缺点；在电机远离设计点的时候，转矩脉动大会表达的更加明显。

假设单纯使用电流斩波或最优导通角控制方法，对其转矩脉动的改善不是很大，需要参加更加复杂的算法。

说明电动汽车再生制动的基本原理
电动汽车再生制动是一种高效、可行的能源回收方式。

该方式可以将车辆制动时释放的能量转换成电能，并储存在电池中，从而达到减少汽车耗能和减少空气污染的效果。

电动汽车再生制动的基本原理是：车辆在制动时，能量被转换成电能，然后被储存在电池中并可以提供给车辆的动力。

其优势在于，电动汽车再生制动技术可以有效削减汽车耗能，减少空气污染。

因为制动时车辆产生的能量可以得以重新利用，从而节省燃料，节省维修保养成本。

另外，此类技术还可以带动电池系统的发展，从而为车辆提供更多更先进的动力源。

电动汽车再生制动的基本原理需要使用某些电气元件及特定的技术，以实现也称为制动能量回收的功能。

常用的电气元件有整流桥、继电器、可控硅等。

此外，电动汽车再生制动的基本原理还要求汽车的数据采集系统能够对车辆的运动状态进行实时采集，这样才能精准掌控车辆的制动能量回收和加速能量消耗；并且汽车上要安装更多传感器和过程控制器，以监视电动机和驱动系统的工作状态，实现对各种制动系统的脉冲控制，从而提升电动汽车的制动和性能。

电动汽车再生制动技术在当今各种节能节约技术中有着越来越重要的地位，也被越来越多的车企所采用。

它不仅提高了汽车的整体性能，还能将能源消耗降低到最低，尽可能减少对环境的污染。

电动汽车再生制动技术浅析1. 电动汽车再生制动技术的原理再生制动技术是指在汽车制动时，将动能转化成电能，并存储起来以供未来使用的一种技术。

在传统的内燃机汽车中，制动时的动能常常会以热能的形式散发出去，造成能量的浪费。

而在电动汽车中，再生制动技术可以有效地利用制动时产生的动能，将其转化为电能存储在电池中，从而提高车辆的能效，延长续航里程。

再生制动技术在电动汽车中有着诸多优势，主要体现在以下几个方面：1）提高能效：通过再生制动技术，可以将制动时产生的动能有效地转化为电能，从而降低了电动汽车的能耗，提高了车辆的能效。

4）减少环境污染：由于再生制动技术能够提高车辆的能效，降低能量损耗，因此也可以减少尾气排放，减少环境污染，符合现代社会对清洁能源的需求。

目前，再生制动技术已经成为了电动汽车技术中的一个重要组成部分。

众多的电动汽车制造商都在积极研发和应用这一技术，力求提高电动汽车的能效和性能。

在市场上已经有许多采用了再生制动技术的电动汽车，例如特斯拉、日产、宝马等知名品牌的电动汽车都采用了再生制动技术，并取得了不错的市场口碑。

再生制动技术也在不断地得到改进和完善。

一方面，科研人员在不断地探索新的材料和技术，以提高再生制动技术的效率和可靠性；制造商也在不断地改进汽车的设计和控制系统，以更好地适应再生制动技术的要求。

未来，随着电动汽车市场的不断扩大和技术的不断进步，再生制动技术也会得到进一步的推广和应用。

相信在不久的将来，再生制动技术将会成为电动汽车的标配，为人们的出行生活带来更多的便利和环保。

再生制动技术作为电动汽车技术中的重要一环，其发展前景十分广阔。

随着全球对清洁能源的需求不断增加，电动汽车市场也在迅速扩大，再生制动技术将会得到更多的关注和投入。

未来，我们可以期待再生制动技术在以下几个方面取得更大的突破：2）降低成本：目前，再生制动技术的成本相对较高。

随着技术的成熟和市场的扩大，再生制动技术的成本将会逐渐降低，使得更多的电动汽车能够受益于这一技术。

电动汽车的再生制动策略动力制动是指通过将电动机切换为发电机的模式，将车辆的动能转化为电能。

当驾驶员松开油门踏板时，电动汽车的电动机会进入发电模式，利用车辆的动能驱动电动机产生电能，并通过逆变器将电能送回蓄电池进行储存。

这种制动方式有助于减少摩擦制动带来的能量损耗，同时还能将动能的一部分转化为电能，提高电池的充电效率。

制动力调节则是通过调节电动机的工作状态，使车辆达到理想的制动效果。

一般来说，电动汽车会根据驾驶员的制动需求以及车辆当前的速度和负载情况，通过电控系统对电动机的工作状态进行控制和调节，以实现理想的制动效果。

当需要较大制动力时，电池的电流会被增大，电动机会承担更大的发电负载，产生更大的制动力。

反之，当需求较小制动力时，电动机的发电负载和制动力也相应减小。

除了动力制动和制动力调节外，电动汽车的再生制动策略还可以通过一系列智能控制策略提高制动的效果。

例如，电动汽车可以通过借助车辆的惯性和路况信息，采用预测性制动策略。

通过提前预判路况和车辆的变速需求，智能控制系统可以提前对电动机的工作状态进行调节，实现较为平稳的制动过程，提高驾驶的舒适感和制动的效果。

此外，电动汽车的再生制动策略还可以与摩擦制动相结合，以充分发挥再生制动的效果。

在高速行驶时，由于电动汽车的再生制动效果有限，摩擦制动可以提供更大的制动力，保证制动的安全性和稳定性。

而在低速行驶时，再生制动则可以更好地满足制动的需求，减少对摩擦制动的依赖。

总而言之，电动汽车的再生制动策略通过将车辆的动能转化为电能，提高能源利用率。

在动力制动和制动力调节的基础上，还可以借助智能控制策略和与摩擦制动相结合，以提高制动效果和驾驶的舒适感。

随着电动汽车技术的不断发展，再生制动策略将会进一步完善，并对电动汽车的性能和能源利用率产生更加重要的影响。

再生制动能量回收的方法1. 原理，再生制动的基本原理是通过电动机的反向工作将动能转化为电能。

当车辆制动时，电动机充当发电机的角色，通过将车轮的动能转变为电能，将电能存储在电池中。

这种方法可以减少制动过程中的能量损失，并提高车辆的能源利用效率。

2. 应用范围，再生制动技术广泛应用于电动车辆和混合动力车辆中。

这些车辆通常配备了电动机和电池系统，能够更好地利用再生制动来延长续航里程和提高能源利用效率。

3. 制动能量回收方式，再生制动的能量回收方式可以分为两种主要类型，机械能回收和电能回收。

机械能回收，机械能回收是通过将动能转化为压缩空气、液体或弹簧等形式储存起来。

例如，某些混合动力车辆采用压缩空气储能系统，当车辆制动时，动能通过压缩空气储存，然后在需要时释放压缩空气来提供动力。

电能回收，电能回收是再生制动的主要方式。

在这种方法中，制动过程中产生的动能通过电动机转化为电能，然后储存在电池中。

这种方式可以实现高效能量转换和储存，使得能量可以在需要时供给电动机或其他电气设备使用。

4. 优点和挑战，再生制动技术具有多个优点，例如能够提高能源利用效率、延长电动车辆的续航里程、减少对传统制动系统的磨损等。

然而，再生制动也面临一些挑战，如制动能量回收效率受到速度、电池状态和驾驶习惯等因素的影响，以及需要合理的能量管理系统来确保能量的高效利用。

总结起来，再生制动是一种将制动过程中产生的动能转化为电能并储存起来的技术。

它可以通过机械能回收或电能回收的方式实现。

再生制动技术在电动车辆和混合动力车辆中得到广泛应用，具有提高能源利用效率和延长续航里程等优点。

然而，再生制动技术的应用仍面临一些挑战，需要进一步的研究和发展来提高能量回收效率和管理能量的方法。

再生制动系统简介1 再生制动的定义再生制动，是指车辆减速或制动时，将其一部分动能转化为其他形式的能量储存起来以备驱动时使用的过程。

制动能量再生系统先将车辆制动或减速时的一部分机械能（动能）经再生系统转换（或转移）成其他形式的能量（旋转动能，液压能，化学能等），并储存于储能器中，同时产生一定的负荷阻力使车辆减速制动；当车辆再次启动或加速时，再生系统又将储存在储能器中的能量转化为车辆行驶时需要的动能（驱动力）。

图1-1 能量再生系统原理简图在纯电动车或混合动力电动汽车上，只有驱动轴上的制动能量可以沿着与之相连接的驱动系统传送至储能装置，另一部分的制动能量将由非驱动轴上车轮通过摩擦制动而以热的形式散失掉。

即使是驱动轴上的制动能量也不能够被完全回收，进行制动能量回收时还受到很多因素的限制，例如电池充电功率的限制，回收功率不能超过电池当前的最大充电功率；电机发电能力的限制，电机制动产生的最大制动转矩不能超过当时转速和功率下电机发电能力，车速较高时电机再生制动扭矩就不能满足大强度制动要求；驱动系布置结构的限制，若电机位置在变速器前，汽车换挡时，从车轮到电机的动力传递被切断，电机不能进行再生制动。

2 国内外研究现状2.1 国外研究现状国外对混合动力汽车再生制动的研究已经开展了几十年，研究领域主要集中在以下几个方面：(1) 再生制动过程中整车制动综合建模与仿真；(2) 制动能量分配和再生制动、摩擦制动与ABS 的综合协调控制；(3) 再生制动过程中储能系统、电机/发电机和CVT 的性能及控制方法。

国外对再生制动领域的研究已具有了一定的基础，20 世纪90 年代全球掀起混合动力汽车研究热潮以后，国外在混合动力汽车再生制动系统的研究上取得了比较快的进展。

特别是各大汽车公司，已经在量产的混合动力汽车上普遍采用该系统，大大提高了整车的能量利用效率，降低了整车油耗，延长了整车续驶里程。

2.2 国内研究现状我国对于混合动力电动汽车的研究起步比较晚，对再生制动这一混合动力汽车所具有的重要节能功能的研究也显得比较薄弱，国内目前对混合动力汽车的再生制动的研究，在以下方面还有待深入研究：(1) 再生制动能量管理和控制策略；(2) 再生制动系统建模和车辆制动动力学建模；(3) 基于整车综合制动动力学仿真的综合优化；(4) 再生制动系统的实验模拟、匹配控制和综合评价。

再生制动的基本原理
再生制动是汽车电动化技术中常见的一项应用。

基本原理是通过车辆的电动机在制动时反转，将动能转化为电能存储在锂离子电池中，以供车辆加速时再次使用。

其基本流程如下：
1. 涉及的主要部件：电动机、松刹手制动开关、制动踏板、转
向控制器、车辆动力系统、电池组。

2. 当踩下制动踏板时，制动系充分发挥刹车作用，使得车轮减
速运动。

3. 同时，松开油门或制动踏板时，电动机停止输入动力，进入
发电模式，将动能转化成电能。

4. 通过转向控制器控制电机反转，将生成的电能回馈给电池组，进行充电，以供下一次加速时使用。

5. 当电池组电量充满时，再生制动将停止。

同时，汽车仍保留
常规制动系统作为备用。

再生制动的主要优点是节能减排，同时通过电机反转回馈能量，可以使得行驶里程更长，并降低了电池的充电次数，延长了电池寿命。

车辆工程技术52车辆技术 汽车制动能量再生系统是指在汽车减速或制动时，将其中一部分机械能(动能)转化为其它形式的能量，并加以再利用的装置。

但是再生制动系统参与制动后实际上改变了车辆原有的制动力分配特性，为获得良好制动效果和保证制动安全性能，需要重新进行车辆前后制动力分配。

目前装备制动能量再生系统的汽车前后轴制动力分配方法主要有固定系数分配法、最优能量回收分配法和基于理想制动力分配I 曲线的分配方法。

固定系数分配法系统结构简单，但能量回收率不高，且制动切换波动较大；最优能量回收分配法是以能量回收率最大化为设计目标而进行制动力分配的，牺牲了车辆部分制动效能，制动效果变差；基于理想制动力分配I 曲线的分配方法能充分利用地面附着条件，制动稳定性好，能量回收率高，但结构复杂，需要精确检测前后轴法向载荷进行实时决策控制。

本文提出一种借助ABS 系统的随着车辆制动工况变化可调制动力分配率的方法，在保证车辆制动效能的前提下最大化车辆制动能量回收率。

1　能量再生制动系统原理 本研究采用如图1所示制动能量再生系统，汽车常规制动系统为液压制动系统，再生制动电机对前轴进行制动，在制动过程中工作于发电机模式将制动能量转化为电能回收存储在储能器中。

液压ABS 控制及再生制动集成在一起，再生制动电机参与防抱死制动控制，相关的集成控制方法与控制策略已有论文专门论述，这里就不再赘述。

图1　能量再生制动系统框图2　仿真与试验结果 为进行防止后轮先抱死控制后的前后制动力分配曲线与理想制动力分配I 曲线，仿真曲线，仿真曲线结果表明。

当在再生制动系统中加入前后制动力分配控制时车辆制动力分配可以满足优化前后制动力分配的目的（图2）。

在本课题组建立的汽车能量再生制动试验台上进行了在环仿真试验。

试验中用负载电机模拟路面工况，惯性飞轮模拟汽车惯性，开关磁阻电机为辅助制动电机，采用超级电容与蓄电池并联的复合储能器回收制动能量，图3为试验系统平台。

再生制动系统要求及试验方法
再生制动系统是一种利用电动车辆的电动机将动能转换为电能
并储存在电池中的制动系统。

它的要求和试验方法主要涉及安全性、效率和稳定性等方面。

首先，再生制动系统的要求包括安全性要求。

这意味着再生制
动系统在制动时必须能够提供足够的制动力以确保车辆能够安全停
下来，而且在制动过程中不能出现失控或者其他安全隐患。

此外，
再生制动系统的效率也是一个重要的要求，它需要能够尽可能地将
动能转换成电能并储存在电池中，以提高整车的能源利用率。

稳定
性是再生制动系统的另一个重要要求，系统在不同工况下都需要保
持稳定的性能，比如在不同速度、不同路况和不同温度下都能够提
供一致的制动效果。

针对再生制动系统的试验方法，可以从以下几个方面进行测试。

首先是制动性能测试，包括静态制动力测试和动态制动力测试，以
验证再生制动系统在各种速度下的制动性能。

其次是效率测试，通
过模拟不同驾驶工况下的再生制动效果，验证其能量转换效率。

另
外还可以进行稳定性测试，模拟不同路况和温度下的制动效果，以
验证再生制动系统在各种工况下的稳定性能。

此外，还可以进行耐
久性测试，验证再生制动系统在长期使用过程中的可靠性和耐久性。

总的来说，再生制动系统的要求和试验方法涉及安全性、效率
和稳定性等多个方面，需要综合考虑车辆的实际使用环境和工况，
以确保再生制动系统能够稳定、高效、安全地运行。

电机再生制动效率计算公式随着电动汽车的普及，电机再生制动技术也越来越受到关注。

电机再生制动是指在电动汽车行驶过程中，通过电机将车辆的动能转换为电能存储在电池中，从而实现能量的回收和再利用。

这项技术不仅可以延长电池的使用寿命，还可以提高车辆的能源利用效率。

而要评估电机再生制动的效率，就需要借助相应的计算公式来进行分析和计算。

电机再生制动效率的计算公式可以通过以下步骤来推导：首先，我们需要了解电机再生制动的基本原理。

在电机再生制动中，电机通过反向工作，将车辆运动过程中的动能转换为电能。

在这个过程中，电机的输出功率可以表示为P_motor = T_motor ω_motor，其中P_motor为电机的输出功率，T_motor为电机的输出扭矩，ω_motor为电机的转速。

其次，我们需要考虑电机再生制动的能量转换效率。

能量转换效率可以表示为η = P_out / P_in，其中η为能量转换效率，P_out为输出功率，P_in为输入功率。

在电机再生制动中，输出功率即为电机的输出功率P_motor，而输入功率则可以表示为P_in = T_wheel ω_wheel，其中T_wheel为车轮的牵引力，ω_wheel为车轮的转速。

最后，我们可以将上述两个步骤结合起来，得到电机再生制动效率的计算公式。

根据能量转换效率的定义，我们可以将输出功率P_motor代入能量转换效率的公式中，得到η = P_motor / (T_wheel ω_wheel)。

进一步化简，可以得到电机再生制动效率的计算公式为：η = (T_motor ω_motor) / (T_wheel ω_wheel)。

通过这个计算公式，我们可以清晰地看到电机再生制动效率与电机输出功率、车轮牵引力以及车轮转速之间的关系。

在实际应用中，我们可以根据这个公式来评估电机再生制动的效率，并通过调整电机的工作参数来优化能量转换效率，从而提高电动汽车的能源利用效率。

除了计算公式外，我们还可以通过实际测试和数据分析来验证电机再生制动效率的计算结果。

再生制动的方法
一、能量消耗型
这种方法是在变频器直流回路中并联一个制动电阻，通过检测直流母线电压来控制一个功率管的通断。

在直流母线电压上升至700V左右时，功率管导通，将再生能量通入电阻，以热能的形式消耗掉，从而防止直流电压的上升。

由于再生能量没能得到利用，因此属于能量消耗型。

同为能量消耗型，它与直流制动的不同点是将能量消耗于电机之外的制动电阻上，电机不会过热，因而可以较频繁的工作。

二、并联直流母线吸收型
适用于多电机传动系统（如牵伸机），在这个系统中，每台电机均需一台变频器，多台变频器共用一个网侧变流器，所有的逆变部并接在一条共用直流母线上。

这种系统中往往有一台或数台电机正常工作于制动状态，处于制动状态的电机被其它电动机拖动，产生再生能量，这些能量再通过并联直流母线被处于电动状态的电机所吸收。

在不能完全吸收的情况下，则
通过共用的制动电阻消耗掉。

这里的再生能量部分被吸收利用，但没有回馈到电网中。

三、能量回馈型
能量回馈型的变频器网侧变流器是可逆的，当有再生能量产生时，可逆变流器将再生能量回馈给电网，使再生能量得到完全利用。

但这种方法对电源的稳定性要求较高，一旦突然停电，将发生逆变颠覆。

由于在系统设计时未考虑到这点，采用共用直流母线吸收型或能量回馈型的方法已不可能。

经仔细论证，只有采用将一辊、二辊变频器各增加一组外接制动单元的方案。

经计算选用了两组华为TDB-4C01-0300制动组件。

开车后两组制动单元电阻尤其是一辊制动阻工作频率非常之高，说明我们的分析是正确的。

整个系统运行近一年，再也没有发生过过电压现象。