基于雙制動(dòng)模式的電動(dòng)汽車(chē)制動(dòng)能量回收方法

         隨著保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源的呼聲日益高漲，電動(dòng)汽車(chē)作為無(wú)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(dòng)汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展，推動(dòng)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(dòng)汽車(chē)性能提高并逐步邁向產(chǎn)業(yè)化的過(guò)程中，提高能量的儲(chǔ)備與利用率是迫切需要解決的兩個(gè)問(wèn)題。如何提高電動(dòng)汽車(chē)能量利用率是一個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題。有關(guān)研究表明，在較頻繁的制動(dòng)與起動(dòng)的城市工況運(yùn)行條件下，有效地回收制動(dòng)能量，可使電動(dòng)汽車(chē)行駛距離延長(zhǎng)10%—30%。如何高效率地回收和利用再生能量已經(jīng)成為電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)研究的重要問(wèn)題與熱點(diǎn)問(wèn)題。

現(xiàn)有的電動(dòng)汽車(chē)制動(dòng)能量回收的方法幾乎都是利用電機(jī)的可逆性，即電動(dòng)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(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)兩種工作模式轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)能量回收。目前常見(jiàn)的制動(dòng)能量回收方法是，在制動(dòng)時(shí)采用回饋制動(dòng)，使電機(jī)運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，將制動(dòng)產(chǎn)生的回饋電流充入儲(chǔ)能裝置中，從而回收一部分能量，提高電動(dòng)汽車(chē)的行駛里程。這種方法的缺點(diǎn)在于，驅(qū)動(dòng)電機(jī)用作發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率低于專門(mén)發(fā)電的發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率，限制了制動(dòng)能量回收的效率。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)是電池放電的過(guò)程，電機(jī)發(fā)電會(huì)向蓄電池充電，在電動(dòng)汽車(chē)行駛和制動(dòng)的過(guò)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(dòng)蓄電池。另外，充、放電過(guò)程均涉及到控制模塊，充電過(guò)程涉及充電控制，放電過(guò)程涉及放電控制，將原本就非常復(fù)雜的充、放電過(guò)程糅合在一起，會(huì)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(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)蓄電池成本比較高，而且用同一電機(jī)既做電動(dòng)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(duì)電機(jī)壽命有較大影響，還會(huì)使得能量再生系統(tǒng)的適應(yīng)工作范圍縮小，不利于制動(dòng)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(duì)電動(dòng)汽車(chē)配備獨(dú)立制動(dòng)能量回收系統(tǒng)。

獨(dú)立制動(dòng)能量回收系統(tǒng)主要由傳動(dòng)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(dòng)時(shí)，制動(dòng)能量回收系統(tǒng)通過(guò)傳動(dòng)裝置將電動(dòng)車(chē)的轉(zhuǎn)動(dòng)能量傳遞到制動(dòng)能量回收系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)制動(dòng)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(dòng)能量回收，以達(dá)到能源再利用和節(jié)約資源的目的。

對(duì)于確定的電動(dòng)汽車(chē)制動(dòng)過(guò)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(guò)回饋制動(dòng)消耗，一部分通過(guò)機(jī)械制動(dòng)消耗，另外一部分由于其他阻力耗散掉。為提高制動(dòng)能量回收效率，實(shí)現(xiàn)可回收能量最大化，采用回饋制動(dòng)與機(jī)械制動(dòng)協(xié)調(diào)合作進(jìn)行制動(dòng)，即單獨(dú)采用回饋制動(dòng)和采用回饋制動(dòng)與機(jī)械制動(dòng)共同制動(dòng)兩種制動(dòng)模式。在制動(dòng)的過(guò)程中，將盡可能多的能量用于回饋制動(dòng)，即將盡可能多的動(dòng)能用于帶動(dòng)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(dòng)能量回收的過(guò)程中對(duì)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(dòng)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(duì)蓄電池充電時(shí)應(yīng)注意的過(guò)充電等情況的基礎(chǔ)上，進(jìn)行制動(dòng)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(dòng)模式的電動(dòng)汽車(chē)制動(dòng)能量回收方法更具科學(xué)性和實(shí)用性。