基于双制动模式的电动汽车制动能量回收方法

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  • 摘要:本文分析了现有的电动汽车制动能量回收的方法,提出了一种新思路 ,即对电动汽车配备独立制动能量回收系统 。

  随着保护环境 、节约资源的呼声日益高涨,电动汽车作为无污染、能源可多样化配置的新型交通工具,引起了人们的普遍关注 ,并得到了极大的发展。

  电动汽车工业的迅速发展,推动了全球机械、能源等工业的进步以及经济 、交通等方面的发展,极大地方便了人们的生活。在电动汽车性能提高并逐步迈向产业化的过程中 ,提高能量的储备与利用率是迫切需要解决的两个问题 。如何提高电动汽车能量利用率是一个非常关键的问题。有关研究表明 ,在较频繁的制动与起动的城市工况运行条件下,有效地回收制动能量,可使电动汽车行驶距离延长10%—30%。如何高效率地回收和利用再生能量已经成为电动汽车技术研究的重要问题与热点问题 。

  现有的电动汽车制动能量回收的方法几乎都是利用的可逆性 ,即电动机在特定的条件下可以转变成发电机,使电机在电动机与发电机两种工作模式转换,以实现车辆的驱动和制动能量回收 。目前常见的制动能量回收方法是 ,在制动时采用回馈制动,使电机运行在发电机状态,将制动产生的回馈电流充入储能装置中 ,从而回收一部分能量,提高电动汽车的行驶里程。这种方法的缺点在于,驱动电机用作发电机的发电效率低于专门发电的发电机的发电效率 ,限制了制动能量回收的效率。

  电机驱动是电池放电的过程,电机发电会向蓄电池充电,在电动汽车行驶和制动的过程中 ,蓄电池反复地频繁地充、放电 ,而且充、放电的具体工况是变化的,易导致蓄电池寿命大大降低 。这样,回收了很少的电能 ,却损坏了昂贵的驱动蓄电池。另外,充 、放电过程均涉及到控制模块,充电过程涉及充电控制 ,放电过程涉及放电控制,将原本就非常复杂的充 、放电过程糅合在一起,会使得控制变得更加困难 ,给控制带了难度,增加了成本。

  考虑到电动汽车驱动蓄电池成本比较高,而且用同一电机既做电动机也做发电机 ,使电机处于频繁变化的工作环境,对电机寿命有较大影响,还会使得能量再生系统的适应工作范围缩小 ,不利于制动能量的充分回收 。基于上述分析 ,我们提出了一种新思路,即对电动汽车配备独立制动能量回收系统。

  独立制动能量回收系统主要由传动装置、发电机、发电控制装置 、充电控制装置和蓄电池等构成。当制动时,制动能量回收系统通过传动装置将电动车的转动能量传递到制动能量回收系统 ,经过制动能量回收系统中的控制、发电、充电等作用,实现制动能量回收,以达到能源再利用和节约资源的目的 。

  对于确定的电动汽车制动过程 ,最多可提供的能量是一定的,而这部分能量一部分可通过回馈制动消耗,一部分通过机械制动消耗 ,另外一部分由于其他阻力耗散掉。为提高制动能量回收效率,实现可回收能量最大化,采用回馈制动与机械制动协调合作进行制动 ,即单独采用回馈制动和采用回馈制动与机械制动共同制动两种制动模式。在制动的过程中,将尽可能多的能量用于回馈制动,即将尽可能多的动能用于带动发电机发电 ,从而提高发电效率 。这样做的目的在于 ,在保证安全的前提下,使尽可能多的电能得到回收。

  在制动能量回收的过程中对蓄电池的充电一般不具备稳定的充电环境,而是间歇性的短时间充电。为了使得制动能量回收具有实际价值 ,就必须尽可能地提高蓄电池的充电效率 。而在此之前,注意蓄电池的安全也是至关重要的 。

  在综合考虑可回收的能量 、蓄电池的充电效率、发电机的发电效率以及对蓄电池充电时应注意的过充电等情况的基础上,进行制动能量回收系统的相关参数的优化分析和确定 ,可使得基于双制动模式的电动汽车制动能量回收方法更具科学性和实用性。

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