从F1说到电机的馈能

还有不到一个月，世界一级方程式锦标赛2017赛季就要开赛了，作为资深车迷来说是非常兴奋的，那我们今天要讨论的话题就从F1开始。如今的F1赛场已经发生了翻天覆地的变化，曾经雄霸天下的迈凯伦法拉利时代已经过去，随着2016年三叉星银箭车队再次拿下总冠军，三连冠的实现宣告着梅赛德斯统治时代的来临。而奔驰车队之所以能取得成功，与2014年F1规则大改中引擎动力的改革是分不开的。

图1 F1刹车时ERS系统启动回收能量

2014年的F1规则改革中引入了新的能量回收系统(ERS系统)，其中动能回收系统(ERS-K)是回收来自刹车所浪费的动能，赛车在比赛时会出现重刹车、下坡等状态，而这种状态会产生额外的动能或者热能，对于F1赛车来说，任何一焦耳的能量都是宝贵的，所以如果能想办法把减速和下坡时产生的动能回收你进电池，然后在出弯加速过程中利用电池的能量来提高涡轮转速，获得更快的出弯加速，这对赢得比赛是非常重要的。迈凯伦近年来表现低迷就是由于本田的动力和能量回收系统不稳定，所以即使坐拥阿隆索这样的世界冠军，仍然无法获得好的成绩。

那高大上的能量回收系统是否能用在我们的民用车上呢?回答是肯定的，F1存在的意义就是为民用车做技术预研。下面就给大家介绍一下电动汽车上的能量回馈。

图2 比亚迪E6刹车时仪表盘显示能量回馈过程

现在的电动汽车，大多是使用永磁电机或者交流异步电机作为驱动电机，搭配驱动器即运行在四象限(如图3所示)工作状态。这也是能够进行能量回馈的前提。电动汽车减速并不是仅仅像普通内燃机通过踩了刹车之后而减速。它的制动原理是，制动的时候通过变流器改变了励磁电流的导通相位，让电机产生负转矩(即反向旋转)，线圈绕组中就会产生大的反向电动势，电机实际在发电。电动汽车的续航能力是车厂和用户都非常关注的，在现有的电池技术下，特斯拉采用的松下18650钴酸锂电池的能量密度为233瓦·时/千克，尽管是这样，号称续航里程最高的特斯拉，也只是做到320公里的续航。所以对于电动汽车来说，每一焦耳的能量也是非常重要的。