电动汽车必备技术——特斯拉再生制动系统

图片：特斯拉

刹车对于驾驶体验来说是不可或缺的，但并不是所有的系统都是一样的。再生制动系统(RBS: Regenerating Braking System)是人们第一次驾驶电动汽车时注意到的与内燃机汽车最大的不同。

通常所说的“再生”，是指在驾驶特斯拉的时候可以完全不触碰刹车踏板(低速行驶时刹车片可能会启动)，不仅可以减少刹车部件的磨损，而且还可以将能量返回到电池。有估算称，通过再生制动，续航距离增加10%，制动机构的寿命延长50%以上。

特斯拉的再生制动是什么?

再生制动与依靠摩擦使车轮停止转动的传统制动不同，是利用车辆的电动电机产生阻力，使车辆减速的制动。在不使用刹车减速的基础上，反向旋转的电动机起到了发电机的作用，将通常作为热量流失的动能转化为电能，因此可以增加汽车的续航能力。

特斯拉如何应用再生制动？

在特斯拉，再生制动系统是通过脚离开油门来启动的。油门越松，制动力就越强，就能获得更多的能量。

特斯拉的刹车功率指示

图片来自:Not a Tesla App

所有特斯拉都在仪表盘(model S和X)或中央屏幕(model 3和model Y)上安装了功率指示仪表，来显示通过再生制动获得的能量和加速使用的能量。将线的中心视为中性，中心点的左侧(绿色)表示回收能量的状态，右侧(黑色)表示使用能量的状态。

再生制动的线是绿色，电力输出的线是黑色(夜间模式时是白色)。另外，左侧有时会出现灰色的线条。这是在“再生制动受限时制动”功能开启的情况下显示的。当再生制动受到限制时，只要脚离开油门踏板，机械刹车也会参与制动，就能获得稳定的制动体验。另外，当车辆是自动驾驶时，功率计的左侧有时会出现灰色的线。当车辆使用再生制动或物理制动减速时，这有助于驾驶员理解。

再生制动是如何工作的?

我们不需要深入研究物理学，所谓动能，就是运动的物体所具有的能量。因此，当汽车减速时，必须将削减的动能转移到某处。在传统的刹车中，刹车片压住转子而产生的摩擦热是其动能的消耗去向。但是，这种能量还有其他用途。特斯拉的工程师说:“行驶中的车辆所储存的动能，根据车辆质量和速度的关系，可以用E = 1/2mv²的方程式来表示。”这样叙述着。

每次驾驶特斯拉时，只要看看车辆的功率表，就能看到这个方程式的应用。

电机控制器管理电机的扭矩，它同时服务于驾驶和再生制动。油门踏板的位置，向电动机控制器传达扭矩的需要量，变成产生适当扭矩的电压和电流。旋转力有正有负，负的情况意味着车辆正在减速，同时也意味着能量被送回电池。

延长制动寿命的再生制动

再生制动的好处之一是可以延长刹车的寿命。再生制动使汽车减速，减轻传统制动系统的工作量。特斯拉估计，与传统的汽油车相比，刹车的磨损少50%。埃隆·马斯克曾表示，特斯拉Semi半挂式卡车，将配备“名副其实的永远持续可用”的刹车片。

据说再生制动最多可以回收普通制动时失去的70%的动能，并返还给电池。如前所述，这种能量可以增加单次充电的续航里程。

刹车灯点亮了吗?

特斯拉在进行再生制动时，即使完全没有使用刹车，车辆也会在减速时自动亮起刹车灯。这个时候，根据车辆的减速度来决定是否点亮刹车灯。不知道刹车灯是否亮的情况下，让他看车内的屏幕，当汽车的刹车灯启动时，屏幕上的汽车也会亮起刹车灯。

再生制动的水平

因为再生制动不能关闭，所以需要注意。2020年以后的车型有“低”和“标准”两种再生制动模式。特斯拉建议使用标准来实现汽车续航距离的最大化。在2020年的某个时间点，不再提供取消再生制动功能的选项，大概是为了经常使用再生制动的优点。然而，也有人担心再生制动会使汽车减速过快，限制牵引力并可能导致汽车打滑。特斯拉的主页上写道:“在雪地或冰雪路面上，再生制动时可能会失去牵引力。”的警告。

冬季轮胎

另外，也有报告指出，如果安装了冬季轮胎的话，可能会暂时减少再生制动。但是，由于车辆的系统总是在进行重新校准，所以在乘坐几英里后，司机就会恢复到驾驶员熟悉的感觉。选择你的车使用的轮胎种类可以加快校准过程。选择轮胎种类时，控制>服务>车轮和轮胎>轮胎，并选择合适的轮胎种类。

限制或减少再生制动

在特定条件下，再生制动可能无法使用或受到限制。在这种情况下，车辆的功率表上有时会显示虚线。电池充满电的情况下，动能没有去向，其结果是，动能回收失效。另外，在寒冷地区由于电池冷却，再生制动受到限制。在这种情况下，选择“在再生制动受到限制的时候刹车”，就能体验到稳定的减速和刹车（直至刹停）。特斯拉表示:“在电池温度和充电状态限制再生制动的情况下，你的车可以自动进行正常制动，稳定减速。”然而，该公司将此作为一种偏好，这个选项可以被关闭。它可以在控制>踏板和转向中激活。

停止模式

再生制动在特定的速度下是最有效的，但是如果行驶速度过慢，再生制动可能会受到限制或完全不能使用。在特斯拉，只要脚离开油门踏板，再生制动就会随时启动。但是，如果使用特斯拉的“保持”停止模式，大部分时间都可以单踏板驾驶，4mph (6.5 km/h)以以下速度行驶时，车辆会自动缓慢刹车。如果你使用特斯拉的 '蠕动 '或 '滚动 '停车模式，即使脚离开油门，车辆也不会刹车，因此当再生制动失效时，车辆会继续低速滚动。

再生制动的历史

特斯拉在2008年的第一辆车roadster上采用了再生制动。一年之后，F1也安装了同样的系统，被称为KERS（Kinetic Energy Recovery System的首字母缩写），但由于马力太大，一个赛季后就被禁止，第二年开始限制。

但是，这个再生制动的历史悠久，已知最早在1886年的斯塞克电气铁路和电机公司使用了这个技术。1936年，通用电气公司和瑞士艾利孔公司分别在机车和陀螺总线上使用了该系统的部分组件，并采用了再生制动。美国汽车公司制造的概念电动汽车Amitron在设计上采用了再生制动，而丰田在1997年以自己的品牌推出了普锐斯混合动力车，引入了这项技术。

再生制动不仅降低了维护成本，还增加了车辆的续航里程，驾驶员只需一个踏板就能完成加速和减速，现在已经成为电动汽车的标配。

译自 lowcarb.style