1  制动方案研究

制动控制分为2种：能量回馈制动和能量消耗制动。永磁同步电机的反电势能够提供所需的制动电流时，电流将流向电池，电机工作在能量回馈状态；当永 磁同步电机的反电势不足以提供所需的制动电流时，电池将会提供剩余的制动电流，二者电流之和共同消耗在电机的电阻上，此时电机工作在能耗制动态。 对于电驱动车辆，引入制动能量回馈后，须考虑将总的制动力需求在摩擦制动力和回馈制动力之 间进行分配，以实现二者的协调控制。混合制动回 收方案有3种：叠加式制动、协调式制动与串联式制动。采用叠加式制动时，回馈制动力 与摩擦制动力都与制动踏板行程（开度）正相关。 采用协调式制动时，所需制动力首先由回馈制动力 提供，当踏板行程超过预设值时，回馈制动力不再 增加，所缺的制动力全部由摩擦力提供。采用串联 式制动时，若踏板行程在预设值内，制动力由回馈 制动力与摩擦制动力共同提供，且两者具体大小关 系可以任意改变。踏板行程超过预设值后，额外的 制动力全部由摩擦制动力提供。协调式制动所能回收的能量较多；串联式制动由于回 馈制动力灵活可变，能保证电机始终工作在最佳工作 区域，回收的能量最多。但是此时制动系统摩擦力 大小与踏板行程的关系需要快速变化，又由于制动踏 板与制动片是通过机械结构连接的，缺乏便捷可靠的 机械结构来实现此功能。综合考虑安全性、回收效率 与硬件实现的可能性，本课题选用协调式制动方案。 需求的制动转矩首先由电机制动转矩来提供，制动需 求大于电机额定制动转矩时，才由机械制动来提供剩 余制动力。

（3种制动控制策略制动力分配示意图）

2  硬件实现

2.1 整车电气系统结构

整车电气系统由2部分组成，上半部分为 高压驱动电路，由电池组提供的300 V直流电经驱动 器逆变为300 V的三相交流电，驱动永磁电机工作； 在制动状态下电机工作在回馈制动模式，产生的电流 经驱动器给电池充电。下半部分为低压控制电路， 用于处理各传感器采集的信号，包括BMS（Battery manage system电池管理系统）、稳压模块、主控模块 与非可编程运算电路模块，由一块独立的24 V锂电池 供电以提升稳定性。

2.2 高压驱动电路

高压驱动电路是赛车动力系统，由300 V电池 组、2只Bamocar -D3驱动器、2台永磁同步电机等组 成。同步电机安置在车辆后部，通过行星轮减速器分 别连接左右车轮。 赛车正常运行状态下，电池组提供300 V的直流 电，经过驱动器中内置的逆变器逆变为300 V的三相 交流电使电机正常运转，同时驱动器也控制电机的转 速与转矩以适应加速、转向等情况。当踩下制动踏板 时，电池组收到BMS指令即停止供电进入充电模式， 驱动器工作在整流模式将电机发出的交流电整流后输 送到电池，实现能量回收。

2.3 低压控制电路

低压控制电路用于检测与处理赛车上各传感器信 号，包括踏板角传感器、加速度计、温度传感器、轮 速传感器等。由BMS系统、稳压模块与运算电路模块 构成，运算电路模块又包含可编程的主控电路和非可 编程的运算电路。与车辆安全相关的信号（如惯性开 关状态、制动灯状态等）接入非可编程运算电路以提 高安全性，实现启动鸣笛、紧急制动、紧急断电等功 能。滑转率计算、后轮差速等涉及到车辆控制的信号 由主控电路中的ARM处理器处理。 当驾驶员踩下制动踏板时，角位移传感器将踏板角 度传送至主控，若踏板角度小于摩擦制动的预设值，赛 车仅进行回馈制动。此时主控通过向驱动器发出信号 控制电机运行方式，同时主控与BMS系统协作控制电 池组进行充电。若踏板角度大于摩擦制动的预设值， 除了上述过程，踏板还通过调校好的机械结构直接控 制制动卡钳，用产生的摩擦力弥补所缺的制动力。

2.4 硬件系统设备配置

纯电动方程式赛车的动力系统是整车性能最直 观的体现。相比其他类型电机，永磁同步电机具有 效率高、损耗小、功率因数高、伺服传动系统性能 高、定位准确等特点，在能量回收方面具有更大的 优势。为了展现优异的动力性能，选用德国Enstroj公 司生产的EMRAX 207电机。该电机单台峰值功率可 达80 kW，重仅9.4 kg，其不仅具有较高的转速与扭矩，还具有体积小、功率密度高的特点。与之配套的 Bamocar-D3 控制器准确性高，调控能力强。

（电气系统图）

reference

1.电动方程式赛车的制动能量回收；黄启铭，李明昊，何秋熟；东南大学  2.https://wenku.baidu.com/view/879e62ca85868762caaedd3383c4bb4cf6ecb77b.html 3.http://www.doc88.com/p-7807817829213.html 4.http://www.docin.com/p-1600618903.html