制动电阻模块（电机制动模块接线）

制动电阻也称为能耗制动电阻。主要是将被制动机械系统的机械动能耗散在功率电阻上，从而对机械系统进行制动。为什么有些伺服电机驱动器上有制动电阻？智能车车型的电机驱动是否需要加制动电阻？

制动电阻也称为能耗制动电阻。主要是将被制动机械系统的机械动能耗散在功率电阻上，从而对机械系统进行制动。

当电机驱动的机械系统处于制动状态时，电机转变为发电机，将机械系统的制动扭矩转化为电能。如果电机的驱动系统不具备逆变功能，即将电能转化为一次能源反馈给电网或电池，则制动能量只能通过功率电阻消耗。否则，这个能量无处可去，就会造成驱动电路内部过压、过流，损坏驱动电路。

本质上，小型车型减速刹车时，也需要消耗掉车型的动能，才能停下来。

模型消耗动能的方式有：模型轮胎与地面的摩擦阻力，模型电机到车轮的传动阻力，电机吸收机械能转化为电能，消耗掉在驱动电路中，转化为电能并充电至车辆电池中。

在汽车模型车轮上添加质量块，模拟车辆行驶时的惯性质量。轮速可以通过齿轮上的光学码盘测量。下面的实验可以用来看看车轮减速时会发生什么。

使汽车模型减速的最简单方法是不再向电机施加驱动电压。即将电机与驱动电路断开。如果电机驱动模块具有使能端，则使能端处于紧状态，驱动模块的输出端口处于高阻状态。这相当于将电机与电路断开。

车模的机械动能只能消耗在与地面的摩擦力和传动系统的阻力上。一般情况下，摩擦阻力与速度无关，是一个常数，因此车轮减速度加速度是一个常数值。速度骤降。

下图显示了电机与驱动电路断开后的速度下降情况。

上图显示电机以近似匀速减速。大约1秒后，速度降至0。这是依靠车模内部的机械摩擦来消耗动能，减速过程有点慢。

车模减速时的第二种情况是电机驱动电压降至0时，相当于电机两端短路。电机旋转产生的反向感应电动势将通过驱动电路形成回路并产生制动阻尼电磁扭矩。

此时，电机的部分动能通过电机制动扭矩转化为电能，并消耗在驱动电路中。由于电机制动力矩增大，车型停止速度加快。下图为电机驱动电压降至0时的减速曲线，速度降至0仅需0.5秒。

由于电机制动电流与反向感应电动势成正比，即与转速成正比，因此电机制动扭矩与速度成正比，呈现阻尼特性。速度下降不再是线性的。

此时，电机转子的内阻和驱动电路功率管的内阻形成制动电阻，消耗掉电机制动产生的全部电能。由于汽车模型的质量比较小，这个能量不足以烧毁电机和驱动电路。如果车型质量进一步增加，这种制动方式就会很危险。

好在该车车型比较小，所以为了进一步加快制动效果，还可以通过反向施加电压来增加电机制动力矩。下面是施加相同反向电压时汽车模型速度的变化。

从上图可以看出，该车模型的速度下降较快，由前进变为后退。如果要停止车模，需要在轮速反转时停止施加反向电压，及时停止车模。

下图对比了以上三种制动方式：电机与驱动电路断开，电机驱动电压为0，施加反向电压。

当电压沿相反方向施加时，减速最快。相同转速下，施加反向电压时，仅需约0.2秒即可完成车模停止。

施加的定向电压的大小与汽车模型停止时间的关系如下图所示。一方面，反向电压越大，车型的停止时间越短。但当反向电压超过一定值时，停止时间趋于恒定。这是因为电机内部的电感和电阻阻碍了制动电流的快速增长。

上述三种方式制动时，模型的动能都会消耗在摩擦阻力、电机内阻和驱动电路内阻上，不会产生再生电能回充给模型电池。

如果想将车模的动能回充到电池中再利用，需要制动时，将电机两端的驱动电压降低到0以下，或者反转。此时，电机的感应电动势将通过驱动电路将电能转化为电能。回充至驱动电路总线。如果公交车上有电池，这部分电能将被重新充电到电池中。

下面的动画显示了当电机电压突然下降时电机驱动电流如何变化。

当电机驱动电压突变时，电机电流也会突变。基本上，反向电流会在突变初期出现。如果电机驱动电压没有突然达到0，或者反转方向，则反向电流将形成再生能量，反馈到驱动电路总线。如果机械运动系统的动能很大，则再生的电能将是相当可观的。

通过将再生电能逆变回电网或存储在电池中可以节省能源。

对于中小功率伺服电机，为了降低设计成本，一般不包含逆变电路。因此，制动再生能量只能通过电阻来消耗。

对于小型车型，还可以省略制动电阻，直接利用电机内阻和驱动电路板内阻来消耗再生电能。

编辑：hfy