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1、第3期2006年客车技术与研究设计计算研究电动汽车制动能量回收与利用巩养宁,杨海波,杨竞(北京科技大学机械工程学院,北京100083)摘要:介绍电动汽车的制动能量回收以及现有制动能量回收装置,分析在制动能量回收过程中存在的问题。关键词:电动汽车;制动能量;回收与利用Abstract:Inthispaper,thebrakingenergyrecoveryisilluminated.Avarioustypesofdevicesforrecoveringtobrakingenergyarealsopres
2、ented.Atthesametime,theirdrawbacksareanalyzed.Keywords:electricvehicle;brakingenergy;recoveryandutilization中图分类号:U469.72文献标识码:B文章编号:10063331(2006)03002802当今,汽车已经和我们的工作、生活密切相关,下两种。但传统汽车所带来的环保问题令人烦恼,再加上能1.1无独立发电机的能量回收装置源问题,使得人们不得不开始探索它的替代品。电通过控制系统,在
3、车辆需要减速时,将驱动电机动汽车以其独有的特点受到人们的关注,从环保的转化为发动机工作,在为车辆减速的同时,带动发电角度来看,电动汽车是零排放的市区交通工具,即使机发电,将电能回收入蓄电池。加上发电厂增加的排气,总量上看,它也将使空气污一般有两种能量回收制动系统:前轮驱动能量染大大减少。从能源角度来看,电动汽车将使能源回收制动系统和全轮驱动能量回收制动系统。以全的利用多元化(例如可使用各种再生能源)和高效轮驱动能量回收制动系统(图1)为例,介绍其工作化,达到能源的可靠、均衡和无污染地利用的目的。及特点。在改善交通安全和
4、道路使用方面,电动汽车更容易实现智能化。1现有的制动能量回收装置电动汽车的关键部件是蓄电池,蓄电池储存能量的多少是决定电动汽车续驶里程的重要因素。但是目前蓄电池技术仍然是发展电动汽车的瓶颈,未能取得突破性进展,电动汽车的续驶里程还不能满足用户的需求。如果将车辆减速时的动能转化为电能,回收入蓄电池,而不是摩擦浪费掉,这无疑相当于增加了蓄电池的容量。在现有的技术条件下,这样做,对于提高电动汽车的续驶里程性能方面具有重要的意义。一般来讲,在电池充电效率为100%,电机效率、制动回馈效率为50%,车辆总消耗能量的50%用于获
5、得车辆动能的设定条件下,基于能量1、2前轴制动电机;3后计量阀;4后旁通阀;5前轴电控模块;守恒而解析计算得到:采用再生制动回馈能量,可提6后轴电控模块;7液压阀;8、9后轴驱动电机;10EBC阀;11制动主缸;12制动踏板;13制动开关;14压力传感器;15前旁高车辆续驶里程33%。下面简要介绍现有的制动通阀;16前计量阀能量回收装置。图1全轮驱动能量回收制动系统尽管各种制动能量回收装置的原理都基本相同,即都是将车辆制动时的动能转化为电能,并给蓄该制动能量回收系统由通常的液压制动系统来电
6、池充电,但具体的装置及其工作特点却有不同。调节控制。由于驱动电机在较低车速下无法回收能按照有无独立的发电机,可将能量回收装置分为以量,因此该系统在车速低于5km/h时不起作用,此28客车技术与研究2006年第3期设计计算研究时只有通常的液压制动系统工作。当车速高于5在上述过程中,可通过控制系统调节发电机工km/h时,若驾驶员踩下制动踏板,主缸中的压力传作电流的大小来调节制动力矩。同时,把发电机所感器产生一个与制动系统压力成正比的电信号。当发电能回收入蓄电池,这样就完成了制动能量的有制动系统压力未上升到
7、计量阀导通压力时,电信号效回收。输入驱动电机的电子控制模块(ECM),主ECM触这种方式控制可靠,经济实用,但结构较复杂。发旁通阀导通。此时,ECM能量回收系统将每个车2电动汽车制动能量回收需要解决的问题轮的驱动电机变成发电机,产生与传感器信号值成从上述可以看到,电动汽车回收的制动能量转正比的反扭矩,阻止车轮运转。驾驶员通过调节制化为蓄电池储存的电能。该储能方式存在功率密度动踏板力来调节控制扭矩及车速。这时汽车处于低,充放电频率小,不能迅速转化所吸收的大量能量电力制动状态。的缺点,而车辆在制动或起动时,需要迅
8、速得到或释随着制动踏板力的增大,系统最后达到最大能放大量能量,这使储能蓄电池的应用受到很大限制。量回收状态。这时压力增大到一个值,使计量阀开现在,各国技术人员加紧研制大容量、高性能蓄电启,制动液进入液压制动系统中,液压制动和电力制池,从而为蓄电池储能提供应用基础。目前超级大动共同作用。当汽车减速至5km/h以下时,ECM电容蓄电池
