能量回收

“能量”这个词的内涵充满了生机与活力，仿佛有无穷大、具有无限的潜力。而能量回收就是通过技术和方法，将本要废弃的能量重新储存后等待下次使用，从而减少能量浪费，提升能量的利用效率。使用“能量回收”技术的领域非常广泛，例如通过将垃圾燃烧产生的热量转化为电力的热回收以外，还有水力发电、生物发酵等技术，这些技术在各个领域中不仅提升了能源效率，还减少了能源浪费。而本次我们要介绍的是新能源汽车再生制动技术的能量回收。

再生制动技术

再生制动技术最早于20世纪60年代应用在电力机车上。当时汽车工程师发现电动汽车应用再生制动技术后有显著的节能效果，就尝试在直流电机驱动的电动汽车上应用再生制动系统。再生制动是电动汽车特有的制动方式。当车辆在刹车过程中，电机会从电动机模式切换为发电机模式，将制动能量回收到电池中。原理是在制动时，汽车行驶的惯性通过车轮和传动系统传递给电机，控制驱动器使电流方向与正向运行时相反，为动力电池充电，从而实现制动能量的再生利用。同时，发电过程产生的电机制动力矩通过传动系统施加在驱动轮上，提供制动力。传统燃油车的制动是由制动盘与制动钳之前的摩擦力来达到汽车的减速，在这个过程中，整车通过摩擦产生的能量由于无法储存，只能浪费到空气中。而新能源汽车可以充分发挥自己独特的优势，在汽车制动时将部分动能转化为电能反充到蓄电池，从而有效利用电池电能，提高新能源汽车的续驶里程。

再生制动系统

再生制动系统主要包括储能装置、转换器、变速器和控制单元。根据不同的储能装置，再生制动系统可分为飞轮储能式、液压储能式和电储能式三种类型。在飞轮储能系统中，储能装置使用高速旋转的飞轮，转换器为增速齿轮。汽车在制动或减速过程中，动能被转换为飞轮的旋转动能；当汽车重新启动或加速时，飞轮通过传动装置将存储的动能转化为驱动力，增加汽车的行驶动能，一般城市公交车、赛车采用飞轮储能系统。液压储能系统采用液压蓄能器作为储能装置，转换器是液压泵。汽车在制动或减速时，动能被转换为液压能并储存在液压蓄能器中；当汽车再次启动或加速时，蓄能器中的液压能被转化为机械能，来增加汽车的行驶动能。液压储能系统一般在商用车上使用较多。电储能系统使用蓄电池或超级电容作为储能装置，转换器是电机。汽车在制动或减速时，动能通过发电机转化为电能，并以化学能的形式储存在储能器中；在其他行驶条件下，储能器中的化学能通过电动机转化为汽车的行驶动能。目前大部分电动汽车都是采用电储能系统。

制动状态的分类

新能源汽车的制动方式一般为电气制动、机械制动和两种相结合的复合制动。在新能源汽车的行驶过程中，制动情况又分为纯再生制动模式、紧急制动模式和一般制动模式。纯再生制动模式一般应用于汽车缓慢下行的情况，例如坡路和山路。在这种工况下，由于所需的制动力不大，因此可以只由电气来提供制动，这种模式下充电电流小，充电时间长，是非常不错的能量回收方式。紧急制动模式一般使用于紧急刹车，在这种情况下，需要更快的反应速度和更短的制动距离，而电气制动不能满足要求，因此需要依靠机械制动发挥作用。由于制动时间短、制动力矩大，这种模式下汽车能回收的能量非常少。一般制动模式是最常见的城市驾驶模式。由于交通堵塞、车速不高和繁多的红绿灯，汽车需要频繁起停。在这种情况下，汽车所需的制动力矩不大，刹车距离也较长，驾驶员通常以较小的力度控制刹车踏板，因此通过电气制动就可以满足需求。一般制动模式非常适合进行能量回收，也是最常用的能量回收模式，据《电动汽车用电机及其控制器》国家标准中所统计，车辆在城市行驶中，17.44%的时间处于减速过程，可见能量回收制动的潜力巨大。

单踏板模式

随着新能源汽车的兴起，汽车上出现了许多燃油车上没有的新技术，其中单踏板模式被认为是“反人类技术”中的头号代表。在传统的燃油车上，油门和刹车是分开的踏板，在油门踏板上踩下后便是加速，抬起后只是停止继续加速。而单踏板模式就是让驾驶员通过一个踏板就能控制加速和减速，踩下后会逐渐加速，抬起后会出现明显的减速，脚抬起的越高，速度递减的越快，最大程度可以达到刹停的状态。对于许多习惯了传统驾驶方式的人来说，单踏板模式是极为讨厌的技术，失去了油门刹车轮换操控的驾驶体验还会让脚下非常疲劳。不过对于车辆来说，单踏板模式不仅可以较少制动系统的磨损，还能在减速时通过电机的反向阻力，将部分动能转化为电能，实现能量回收，增加续航里程。

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