在节能和环保的压力下,提高能量利用率成为引人关注的研究问题之一。制动能量回收技术作为电动汽车节能环保的一种方式,可提高能量利用率,延长整车续驶里程。因此,采用合理的方法提高电动汽车制动能量回收效率,是值得深入探讨的课题。本文提出电磁耦合传动的飞轮式制动能量回收装置,由储能飞轮、电磁耦合传动机构及电气控制装置组成,在详细阐述储能飞轮结构设计方法及飞轮材料的选择要求后,设计多级飞轮储能装置,并设计其底盘布置方案。通过阐述电磁转差离合器的结构和基本工作原理,分析电气控制装置输出的励磁电流对电磁转差离合器机械特性的影响,得出该系统实质为晶闸管相控整流器构成的直流调速系统(V-M系统)。采用双闭环调速方法对电磁转差离合器的输出转速控制,分析了双闭环控制系统的调速过程及其静特性,其电流环控制器及转速环控制器均采用比例积分控制器,电力电子变换器设计成为一阶的惯性环,建立双闭环控制模型并进行仿真。在分析电磁耦合传动的飞轮式制动能量回收装置作用下的汽车制动状态的基础上,设计电磁耦合传动的飞轮储能模型、液压制动模型及采用自寻优控制方法的防抱死控制模型,并采用固定比例设计前后轮制动力控制、飞轮式制动能量回收装置制动与液压制动串联的制动策略,建立整车制动模型并进行仿真。设计并制造多级飞轮储能箱,通过惯性飞轮模拟汽车行驶时的转动惯量,搭建电磁耦合传动的飞轮制动能量回收系统模拟试验平台,对不同制动初速度的制动情况进行了模拟试验。仿真结果表明,采用双闭环调速控制的方法,能够快速稳定地控制电磁转差离合器的输出转速;在不同制动初速度下,电磁耦合传动的飞轮式制动能量回收装置的制动能量回收率在24%以上,飞轮的转动惯量及电磁传递转矩对制动能量回收状况有影响。模拟试验结果表明,试验平台的能量回收率为30%以上,通过调节电磁转差离合器传动比可改变制动能量回收状况。