主（zhǔ）頁 > 新聞動態 > 純電動汽車（chē）能量回收利用策（cè）略（luè）設計 2021-12-06

純電動汽車能（néng）量（liàng）回收利用策（cè）略設計

一、引（yǐn）言
針對國內外純電動力汽車製動（dòng）時能量（liàng）損失，設計出一款純電動汽車（chē）製動能量回收利用的裝置，這（zhè）不僅適於社（shè）會的發展（zhǎn）趨勢，還利用了汽車新能源技術，對於推動汽車（chē）產業的發展，改善經濟的發展，降低環境汙染和改善環境。本次設計的純電動汽車（chē）製動能量（liàng）回收和利用裝置是一種能夠在車輛減速（sù）製動（dòng）時，依靠車（chē）輛向前（qián）行駛的（de）慣性力帶動電動機，輪胎與地麵（miàn）產生互相作用力，再把動（dòng）力（lì）傳給電機，此時電機充當發電機角色，電機轉子切割磁感線產生電能和一定的反力矩，從而降低車速和（hé）把動能轉化成電能回饋給蓄電池充電，實現能量回收的目的，並且增強電動（dòng）汽車能量的循（xún）環利用效率和續航能（néng）力。
二、能量回收利（lì）用裝（zhuāng）置的工作（zuò）原理
電動機是純電動汽車的核心，即做為驅（qū）動裝置的牽引電機，也（yě）作為發電機發電。電動汽車（chē）在製動過程中，將一（yī）部分動能通過傳動機構反向傳給電機，此時電機充當發電機角（jiǎo）色處（chù）於發電狀態並向蓄電（diàn）池充電；電機在發（fā）電的同時產生的（de）磁場阻力反作（zuò）用於車輪，從而（ér）達到使（shǐ）汽（qì）車降速的目的。如圖1 所示，為製（zhì）動能量轉換流程基本（běn）原理圖。
當需要電機再生製動（dòng）時，電控單元控製電機充當發電機的角色（sè），並（bìng）且處於發電狀態，回收動能並且（qiě）給蓄電池補充充電，反之，當驅動車輛時，電機（jī）充當驅動電機的（de）狀態（tài），蓄電池給其供電驅動車輛。由於存在有液壓製動係統，液壓製動係統製（zhì）動過程中各種（zhǒng）模式下會出現壓力波動，特別是在緊急製動過程中產（chǎn）生的波動會導致製（zhì）動（dòng）車輪發生抱死，引發安全事（shì）故，所以需要通過ABS 調節來消除波動。

圖1　製動能（néng）量轉（zhuǎn）換流程基本原理圖

三、製（zhì）動能量回收的策略
汽車的製動（dòng）力分配是否得當，會對整車安全性和穩定性、製動能量回收效率和駕駛舒適性等（děng）影響，所（suǒ）以要綜合各（gè）方麵（miàn）的因素（sù）進行（háng）分（fèn）配。因此，我們要把製動力分配調節至最好（hǎo）狀（zhuàng）態下，才能更好的（de）獲得（dé）最佳控製策（cè）略。
汽車（chē）速度和製（zhì）動減速度影響（xiǎng）著純電動汽車的（de）製動力分配，如圖2 所示，電動汽車製動能（néng）量回收控製策略（luè）的核心是（shì）在確保製動性能和安全性能要求的條件下，要保（bǎo）證最大限度回收能量，那麽就要調配和控（kòng）製好回饋製動（dòng）力與摩擦製動力之間的平（píng）衡。

圖2　製動力分配示意圖

1.在串聯式製動係統
根（gēn）據車速和製動踏板信號，電機和電池的狀態（tài）首先判斷電機的製動力大小，並對電機製（zhì）動力和機械製動（dòng）力進行按照駕（jià）駛員的需求分配。串聯式（shì）製動力控製策略的（de）設計是根據理想狀態時的製動力分配曲線的前提下進行的，它又分為（wéi）最佳（jiā）製動性能控製策略和最佳製（zhì）動能量回收率的控製策略兩種情況。
1）最佳製動性能控製策略
該策略也叫做理想製動力控製策略，它是指按照理（lǐ）想狀態（tài）分配製動力曲線，對前輪和後輪的製動力進行合理分配的策略。這樣可以（yǐ）在保證車輛的刹車穩定性（xìng）和效能達到最佳狀（zhuàng）態（tài）下利（lì）用（yòng）地麵附（fù）著係數，但是這樣又限定了（le）使驅（qū）動輪上的製動力最大值，從而限製（zhì）了製動（dòng）能量的回收。
2）最佳製動能量回收率控製策略
該策略是指在（zài）電動汽車刹車減速度和保證前（qián）、後（hòu）輪在不抱死的情況下，實現能量（liàng）回收率的最（zuì）大限度（如圖3 所示）。本設計的控製策（cè）略不會（huì）改變原來製動（dòng）係統的自由行程，而且能（néng）夠滿足國家標準的要求。

圖3　最（zuì）佳製動能（néng）量回收率製動力分配示意圖

在這種（zhǒng）製動策略中，製動踏板開度越（yuè）大，對應製動減速度就越大，其製動力變化過程分為四個階段，如：
（1）OA 段，沒有（yǒu）踩製動踏板（bǎn），沒有製動（dòng）力產生；
（2）AB 段（duàn），僅有（yǒu）電機產生製動力，前後輪機械製動不工作；
（3）BC 段（duàn），隨著製動力增大（dà），電機製動力達到最大值，前輪機械製（zhì）動力逐漸增大，後輪機械製動（dòng）力則按正常提供；
（4）CD 段，屬於緊急（jí）製動情況，需要迅速且很大的製動力，此時完全由機械製動來控製製動。
當減速度不超過0.2g，這個過程需要的全部製動力都是電機供（gòng）給的（de），即（jí）上圖中的B點處（chù）。當（dāng）減速度在0.2g 至 0.7g 範圍內，是按照（zhào）設定好的曲線（xiàn）參數進行分（fèn）配製動力給車輛的（de）前輪和後輪的，而由機電共同產生的力即（jí）車輛總製動力。當減速度超過0.7g，該情（qíng）況屬於緊急刹車情況，此時需要迅速（sù）而且很大的力矩，全部製動力僅由機械製動（dòng）來提供並完成製動任務，即在圖中的CD 段。
2.並聯製動
並聯式再生製動係統是指在一般情況（kuàng）下，當純（chún）電動汽車處於電機製動時，電機（jī）製（zhì）動力不（bú）足或者要達到（dào）駕駛員的意（yì）圖（tú）信號時，控製介入傳統汽車製動（dòng）係統（tǒng），從而機電並（bìng）聯完成製動任務。如下圖（tú）4 所示（shì）。其控製原理：驅動電機在（zài）不超出前輪的製動力度限定值的條件下（xià），按照踏板的相關（guān）信號情況對車輪調整輸出製動力（lì）；若是行（háng）車過程電機製動失效，汽車依舊可以用機械製動來完成製動任務，保證（zhèng）安全。這種製（zhì）動策略的製動能量（liàng）回收率雖然比較低（dī），但是製動力分配的關聯以及結構比較簡單，成本相對較低，工程（chéng）上易於實現。
為了回收（shōu）更多的製動能量和優化駕駛（shǐ）員感受，在保證電動汽車製動安全和（hé）製動操作穩定性的基礎上（shàng），該控製策略通過電（diàn）子單元分析和判斷出最合（hé）理的製動力，分配調節再生製動力和前、後輪機械摩（mó）擦力和控製車輪製動力與電機的製動能量回收製動扭矩的關係來完成目標。因此，該策略需要更多（duō）的控製專業理論知識為基礎，還要結合實（shí）際試驗論證，如台架實驗和實車實驗等。

圖4　並聯能量回饋製動方（fāng）式

四、製動能量回收率（lǜ）
1.可回收率
在製動過程中，除了要（yào）克服各種（zhǒng）複雜的阻力和傳動機構傳遞部分能量損失以外，回收到蓄電池的能量所占整個製動過程中的總能量的（de）比（bǐ）值成為可回（huí）收率。那麽，整車動能變化Ed 中半軸回收能量Ef 所占的百分比就是可回收率ηQ。

式中：T 為電（diàn）機的扭矩（jǔ），m 為整車的質量，N 為電機的轉速（sù），V2 為製動過程的初速度，V1 為製動（dòng）過程的末速度。
2.轉化率
在車輛製動的過程中，通過從車輪傳遞給半軸的機（jī）械動能，經傳動（dòng）變速機構（gòu）與發電機產生（shēng）電能的效率稱為轉化率。而蓄電池的充（chōng）電能量高低則可反應出能量轉化的效果，則有半軸所回收能量Et 中蓄（xù）電（diàn）池充電電能Er所占的百分（fèn）比就是轉化率ηt。式中：

U 為充電電（diàn）壓，I 為充電電流。
3.回收率
一般的，我們通常使用儲能裝置的相關參（cān）數來反映出能量的多少，而製動能（néng）量回收利用裝置（zhì）通過電機把的能量轉化後給蓄（xù）電（diàn）池充電的效率稱為轉（zhuǎn）化率。該裝置的回收率存在以下關係：

在電動車整車動能變化（huà）量Ez 中蓄電池充電能量Er 所占的（de）百分比就（jiù）是（shì）其（qí）回收率ηv。
五、結語
製動（dòng）能量（liàng）回收問題對於提高電動汽車的能量利用率和（hé）增加續航裏程具有重要意義。從相關研究可知，在都市路況運行（háng）時，繁瑣的刹車與起步，有效地（dì）回收的製動能量可增加10% ～ 30%，隨著技術（shù）的完善（shàn）和成熟，回收率會越（yuè）來（lái）越高（gāo）。

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