汽車在剎車的時候會使用回饋制動嗎?
電氣專業的學生在關注特斯拉之後突發疑問,就是在踩下剎車的瞬間給直流電機加勵磁電壓,可以給電池充電。百度上雖然能找到一些信息,但是對這種技術在一般汽車上的應用程度不大了解。
你所指的應該是制動能量回收系統(Braking Energy Recovery System)
這個系統的思路是在制動的時候,動能都轉化為制動器摩擦生成的熱能上了,熱能就白白散在空氣中了,太浪費了。如果在制動時將這部分能量回收或者儲存起來就好了。那麼這樣就有兩種思路去利用這部分能量:
- 直接動能儲存:通過一個特殊的結構,制動時連接到一個儲能飛輪上,帶動飛輪旋轉,這這樣部分汽車制動能量就儲存在這個具有一定質量的飛輪上,當需要時,再把這部分動力釋放出來。 這種能量回收儲存方式在我們常見的家用轎車上很少見,F1倒是會有使用的例子。
F1有採用這種能量回收方式單圈回收了60kW(其實F1就是限制最高只能到60kW)的例子(http://phys106spring10.pbworks.com/w/page/25885318/Kinetic%20Energy%20Recovery%20Systems)。下圖是它的一個示意圖,左側為發動機,右側的大個頭為儲能飛輪。
- 轉化為電能儲存:制動時,將車輪帶動一個發電機進行發電,然後把電能儲存起來,需要時候釋放出來。這個比較容易理解,你所說的Tesla就是採用這種方式。這種方式一般會用在混合動力和電動車上,在普通家用級別的乘用車也一般少見。
制動時,能量回收,這是電機作為發電機使用,回收能量;當驅動時,電機又作為驅動電動機使用,輸出動力。混合動力和電動車本身就靠電機驅動車輪,帶這個系統能提供續航里程。而普通家用的乘用車的驅動方式都是直接發動機通過變速器來驅動車輪,電機不進行驅動車輪,所以很少有加裝這樣的一套回收能量系統(豪華車有的會有)。原因是:1.在現有的基礎上,在輪端加裝回收用的電機的話,需要重新布置和匹配,加裝這些東西要增加成本和驗證可靠性;2.這個系統加裝之後的節油效果最高能達到3%左右(http://tbreak.com/tech/2010/08/audis-new-energy-recovery-system-available-all-of-its-lineups/),還是取決於駕駛循環的情況下。可見這個成本和收益的對比,就需要好好衡量有沒有加上這個系統的必要了。
有的!
大家最容易找到的就是 比亞迪 的「秦」
運用的就是題主問題中的上述系統。我們將它稱之為RBS(Regenerative Brake System)回生制動系統。
原理的話應該很容易理解,就是在車輛制動時產生勵磁電流,給電池充電。
但實際中沒有這麼簡單,比亞迪的「秦」使用的一套相對複雜的系統,我們先來看一款相對簡單的系統,被運用在 同樣是比亞迪公司的 「騰勢」(DENZA)上。
為什麼說他簡單呢?因為這款車僅在制動時「順便」回收能量,即傳統的制動系統(CBS:Convencial Brake System)沒有改變,只是在外面加裝了一套類似發電機的裝置,在車輛制動時工作。
而一般的RBS,類似於「秦」的,則是將這套回收能量的裝置融入到制動系統中去,並且實行精準的控制。
大家都知道,能量不可能憑空產生,也不可能憑空消失。在回收能量的過程中,RBS對車輪向前滾動會產生一定的阻力,即安培力,方向與車輪滾動方向相反,因此也會產生一定的制動效果。而像上文中「騰勢」所運用的那套系統,並沒有考慮控制安培力,因此在制動過程中可能出現減速度不符合駕駛員預期而偏大的情況。
那麼到底怎麼控制呢?比如,當駕駛員踩踏制動踏板到一定位置時,需要車輛產生0.4g的減速度,那麼,ECU會根據電池剩餘電量情況,判斷分配給RBS制動力的大小,即電池電量少時,盡量多使用RBS,給電池充電;而電池電量多時,則會盡量少使用RBS,因為畢竟傳統制動系統是最有保障的。
出於安全因素的考慮,制動始發階段會完全採用傳統制動系統進行制動,達到一定值後才會根據車速情況考慮RBS的介入。
另外,由於這套系統會造成制動踏板反饋力的變化,因此實際中都有一套模擬系統,模擬傳統制動系統所產生的制動感,使駕駛者更易操控。
其實這項技術在行業內已經不是什麼新鮮事了,例如我某家公司的這套系統已經研發到第五代了。
由於一些特殊原因,一些圖片不能貼上來了,希望各位能理解。
利益相關:制動系統工程師關鍵詞:緩速器
你這電氣專業學生看來平時沒好好上課,沒學過電機拖動這門課嗎?你只要知道感應電機有四象限工作能力就應該能很容易理解特斯拉的制動能量回收才對。。。
說一下,可能大家接觸乘用車的比較多,在乘用車領域,混合動力和純電動目前普及率還比較低,大家的還處於嘗鮮階段,但是我想說的是,在大巴車領域,混合動力已經可以說全面普及了,而且已經開始全面轉向純電動,相信很多城市已經有在運營的混合動力車輛了,更牛一點的城市可能直接進入純電動時代了,這是背景。
目前主流的插電式混合動力車輛基本採用的是發動機-ISG電機-TM電機-後橋的串聯結構,ISG(發電機)和TM(驅動電機)之間採用可分離式離合器連接,由整車控制器控制其結合與分離。低速行車時,離合器分離,驅動電機直接驅動後橋;高速行車時,離合器結合,發動機與驅動電機共同驅動或由發動機提供全部驅動力。在減速制動時,離合器快速分離,驅動電機充當發電機提供製動力,同時回收電能(通過超級電容或者直接連接到動力電池),說了這麼多年其實想表達的是,樓主說的這項技術已經十分普及了,而且如果你的城市有混合動力公交車輛的話,事實上你正在享受這項技術帶給你生活上的便利。
民用車我不懂 但是看題目感覺和如今F1用的ERS系統還有電傳線控剎車那套系統類似吧。
剎車動能轉化為熱能轉化成了電力存儲了進來。。。是么?
去試駕一次特斯拉就知道了,很明顯的。
這不就是混動車跟電動車的標配技術么。
急剎車呢
特斯拉不用踩剎車的。。。電磁製動就夠了
補充一下,寶馬的常規動力汽車也配備了這種功能,在剎車時,或者電腦預見到你將會剎車時,利用動能回收給汽車電池充電。這項技術屬於寶馬EfficientDynamics技術中的一部分,在當前大部分車型上都有配備。不過,制動的主要力量還是來自機械制動,動能回收只是順便的。
百度百科abs 剎車工作原理!
我想說,其實很多電動車也有這個高大上的技術么!
不過,話說回來,這些回收回來的能源一則總量少——剎車一天總計能有幾分鐘?二則來回折騰損耗大,與其操這心,花這錢擠占空間,增加重量,提高成本,還不如提前松油門,少踩兩腳剎車來得實惠。
誒,我就是來吐槽的。
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