電動汽車（EV）的研究是在環境保護問題及能源問題日益受到關注的情況下興起的。在EV性能提高并逐步邁向產業化的過程中，提高能量的儲備與利用率是迫切需要解決的兩個問題。盡管蓄電池技術有了長足進步，但由于受安全性、經濟性等因素的制約，近期不會有大的突破。因此如何提高EV能量利用率是一個非常關鍵的問題。
　　制動能量回收問題對于提高EV的能量利用率具有重要意義。電動汽車采用電制動時，驅動電機運行在發電狀態，將汽車的部分動能回饋給蓄電池以對其充電，對延長電動汽車的行駛距離是至關重要的。國外有關研究表明，在存在較頻繁的制動與起動的城市工況運行條件下，有效地回收制動能量，可使電動汽車的行駛距離延長百分之十到百分之三十。
　　目前國內關于制動能量回收的研究還處在初級階段。制動能量回收要綜合考慮汽車動力學特性、電機發電特性、電池安全保證與充電特性等多方面的問題。研制一種既具有實際效用、又符合司機操作習慣的系統是有一定難度的。本文對上述問題作了一些積極的探索，并得出了一些有益的結論。
　　1 制動模式
　　電動汽車制動可分為以下三種模式，對不同情況應采用不同的控制策略。
　　1.1 急剎車
　　急剎車對應于制動加速度大于2m/s2的過程。出于安全性方面的考慮，急剎車應以機械為主，電剎車同時作用。在急剎車時，可根據初始速度的不同，由車上ABS控制提供相應的機械制動力。
　　1.2 中輕度剎車
　　中輕度剎車對應于汽車在正常工況下的制動過程，可分為減速過程與停止過程。電剎車負責減速過程，停止過程由機械剎車完成。兩種剎車的切換點由電機發電特性確定。
　　1.3 汽車長下坡時的剎車
　　汽車長下坡一般發生在盤山公路下緩坡時。在制動力要求不大時，可完全由電剎車提供。其充電特點表現為回饋電流較小但充電時間較長。限制因素主要為電池的最大可充電時間。
　　由于電動汽車主要工作在城市工況下，所以本文將研究重點放在中輕度電剎車上。
　　2 制動能量回收的約束條件
　　實用的能量回收系統應滿足以下要求：
　　（1）滿足剎車的安全要求，符合駕駛員的剎車習慣。
　　剎車過程中，對安全的要求是第一位的。需要找到電剎車和機械剎車的最佳覆蓋區間，在確保安全的前提下，盡可能多地回收能量。具有能量回收系統的電動汽車的剎車過程應盡可能地與傳統的剎車過程近似，這將保證在實際應用中，系統有吸引力，可以為大眾所接受。
　?。?）考慮驅動電機的發電工作特性和輸出能力。
　　電動汽車中常用的是永磁直流電機或感應異步電機，應針對不同的電機的發電效率特性，采取相應的控制手段。
　?。?）確保電池組在充電過程中的安全，防止過充。
　　電動汽車中常用的電池為鎳氫電池、鋰電池和鉛酸電池。充電時，避免因充電電流過大或充電時間過長而損害電池。
　　由以上分析可得能量回收的約束條件：
　?。?）根據電池放電深度的不同，電池可接受的最大充電電流。
　　（2）電池可接受的最大充電時間。
　?。?）能量回收停止時電機的轉速及與此相對應的充電電流值。
　　本項目原型車為XL型純電動車，驅動采用異步交流電機，額定功率為20kW，峰值功率為60kW，額定轉矩為53Nm，峰值轉矩為290Nm，持續輸出三倍額定轉矩時間不小于30s，額定轉速為3600r/min，最高轉速為9000r/min。蓄電池采用24節100Ah鎳氫電池，其瞬時充電電流可達1.5C（C為電池放電倍率），即150A。在充電電流為0.5C時，可持續安全充電。實驗表明，在電機轉速為500r/min時，充電電流小于6A?？稍O此點為電剎車與機械剎車的切換點。
　　3 制動能量回收控制算法
　　3.1制動過程分析
　　經推導可得，一次剎車回收能量E=K1K2K3（ΔW-FfS）。
　　特定剎車過程中，車體動能衰減ΔW為定值。特定車型的機械傳動效率K1和滾動摩擦力Ff基本上是固定的。對蓄電池來說，制動能量回收對應于短時間（不超過20s）、大電流（可達100A）充電，因此能量回收約束條件（2）可忽略，充電效率K3也可認為恒定。對于電機來說，在制動過程中，其發電效率K2隨轉速和轉矩的變化而變化。制動距離S取決于制動力的大小和制動時間的長短。
　　由以上分析可知，如果電池狀態（包括放電深度、初始充電電流強度）允許，回收能量只與發電機發電效率和剎車距離有關。在滿足制動時間要求的前提下，通過調節電機制動轉矩可以控制電機轉速。
　　3.2 控制算法
　　控制策略可描述為：在滿足剎車要求的情況下（由中輕度剎車檔位決定），根據能量回收約束條件（1）和（3）的不同值，確定最優制動力，使回收的能量達到最大，即電流對時間的積分達到最大。為了與平常的剎車習慣相符合，令制動力隨剎車時間呈線性增長，即Fj=Fo+Kt。問題轉換為尋找最優的制動力初值Fo和制動力增長系數K。
　　我國常用的轎車循環25工況［1］規定，汽車最高速度不超過60km/h，加速度變化范圍為-1.5m/s2～1.5m/s2。為了體現城市工況下汽車制動的典型性，同時保證安全性和平穩性，考察如下制動過程：電制動初始速度為60km/h（對應電機轉速為4500r/min），電制動結束速度為5.4km/h（對應電機轉速為500r/min），要求加速度的絕對值小于2m/s2，速度曲線盡量平滑。中度檔位剎車時規定制動時間為8s～12s，輕度檔位剎車時規定制動時間為12s～18s。下面只討論中度檔位剎車情況，輕度檔位剎車情況與之類似。
　　鎳氫電池（100Ah）在常溫以0.5C放電時，電池單體電壓變化范圍為12～15V，但電池主要工作于平臺段，即12.2～13V。為討論問題方便，認為電池單體端電壓為12.5V，總電壓等于300V。據此假設，計算所得的充電電流誤差不超過6%。