基于雙制動模式的電動汽車制動能量回收方法

時(shí)間:2013-07-17

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:電機(jī)驅(qū)動是電池放電的過程,電機(jī)發(fā)電會向蓄電池充電,在電動汽車行駛和制動的過程中,蓄電池反復(fù)地頻繁地充、放電,而且充、放電的具體工況是變化的,易導(dǎo)致蓄電池壽命大大降低

隨著保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源的呼聲日益高漲,電動汽車作為無污染、能源可多樣化配置的新型交通工具,引起了人們的普遍關(guān)注,并得到了極大的發(fā)展。

電動汽車工業(yè)的迅速發(fā)展,推動了全球機(jī)械、能源等工業(yè)的進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)、交通等方面的發(fā)展,極大地方便了人們的生活。在電動汽車性能提高并逐步邁向產(chǎn)業(yè)化的過程中,提高能量的儲備與利用率是迫切需要解決的兩個(gè)問題。如何提高電動汽車能量利用率是一個(gè)非常關(guān)鍵的問題。有關(guān)研究表明,在較頻繁的制動與起動的城市工況運(yùn)行條件下,有效地回收制動能量,可使電動汽車行駛距離延長10%—30%。如何高效率地回收和利用再生能量已經(jīng)成為電動汽車技術(shù)研究的重要問題與熱點(diǎn)問題。

現(xiàn)有的電動汽車制動能量回收的方法幾乎都是利用電機(jī)的可逆性,即電動機(jī)在特定的條件下可以轉(zhuǎn)變成發(fā)電機(jī),使電機(jī)在電動機(jī)與發(fā)電機(jī)兩種工作模式轉(zhuǎn)換,以實(shí)現(xiàn)車輛的驅(qū)動和制動能量回收。目前常見的制動能量回收方法是,在制動時(shí)采用回饋制動,使電機(jī)運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài),將制動產(chǎn)生的回饋電流充入儲能裝置中,從而回收一部分能量,提高電動汽車的行駛里程。這種方法的缺點(diǎn)在于,驅(qū)動電機(jī)用作發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率低于專門發(fā)電的發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率,限制了制動能量回收的效率。

電機(jī)驅(qū)動是電池放電的過程,電機(jī)發(fā)電會向蓄電池充電,在電動汽車行駛和制動的過程中,蓄電池反復(fù)地頻繁地充、放電,而且充、放電的具體工況是變化的,易導(dǎo)致蓄電池壽命大大降低。這樣,回收了很少的電能,卻損壞了昂貴的驅(qū)動蓄電池。另外,充、放電過程均涉及到控制模塊,充電過程涉及充電控制,放電過程涉及放電控制,將原本就非常復(fù)雜的充、放電過程糅合在一起,會使得控制變得更加困難,給控制帶了難度,增加了成本。

考慮到電動汽車驅(qū)動蓄電池成本比較高,而且用同一電機(jī)既做電動機(jī)也做發(fā)電機(jī),使電機(jī)處于頻繁變化的工作環(huán)境,對電機(jī)壽命有較大影響,還會使得能量再生系統(tǒng)的適應(yīng)工作范圍縮小,不利于制動能量的充分回收?;谏鲜龇治觯覀兲岢隽艘环N新思路,即對電動汽車配備獨(dú)立制動能量回收系統(tǒng)。

獨(dú)立制動能量回收系統(tǒng)主要由傳動裝置、發(fā)電機(jī)、發(fā)電控制裝置、充電控制裝置和蓄電池等構(gòu)成。當(dāng)制動時(shí),制動能量回收系統(tǒng)通過傳動裝置將電動車的轉(zhuǎn)動能量傳遞到制動能量回收系統(tǒng),經(jīng)過制動能量回收系統(tǒng)中的控制、發(fā)電、充電等作用,實(shí)現(xiàn)制動能量回收,以達(dá)到能源再利用和節(jié)約資源的目的。

對于確定的電動汽車制動過程,最多可提供的能量是一定的,而這部分能量一部分可通過回饋制動消耗,一部分通過機(jī)械制動消耗,另外一部分由于其他阻力耗散掉。為提高制動能量回收效率,實(shí)現(xiàn)可回收能量最大化,采用回饋制動與機(jī)械制動協(xié)調(diào)合作進(jìn)行制動,即單獨(dú)采用回饋制動和采用回饋制動與機(jī)械制動共同制動兩種制動模式。在制動的過程中,將盡可能多的能量用于回饋制動,即將盡可能多的動能用于帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電,從而提高發(fā)電效率。這樣做的目的在于,在保證安全的前提下,使盡可能多的電能得到回收。

在制動能量回收的過程中對蓄電池的充電一般不具備穩(wěn)定的充電環(huán)境,而是間歇性的短時(shí)間充電。為了使得制動能量回收具有實(shí)際價(jià)值,就必須盡可能地提高蓄電池的充電效率。而在此之前,注意蓄電池的安全也是至關(guān)重要的。

在綜合考慮可回收的能量、蓄電池的充電效率、發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率以及對蓄電池充電時(shí)應(yīng)注意的過充電等情況的基礎(chǔ)上,進(jìn)行制動能量回收系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化分析和確定,可使得基于雙制動模式的電動汽車制動能量回收方法更具科學(xué)性和實(shí)用性。

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