研究雙制動模式的電動汽車制動能量回收方法

　　節(jié)能網(wǎng)訊：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問題。如何提高電動汽車能量利用率是一個非常關(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。基于上述分析，我們提出了一種新思路，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，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，而是間歇性的短時間充電。為了使得制動能量回收具有實(shí)際價值，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。(作者系張吉康，武漢科技大學(xué)本科生)