電動(dòng)車再生制動(dòng)控制方式

摘 要:電動(dòng)汽車是今后汽車的發(fā)展趨勢(shì)，而再生制動(dòng)技術(shù)是電動(dòng)汽車增加續(xù)駛里程的重要手段，這其中再生制動(dòng)的控制方式又是直接影響續(xù)駛里程的關(guān)鍵因素，本文對(duì)電動(dòng)汽車再生制動(dòng)的控制方式進(jìn)行了討論，提出了控制方式應(yīng)與汽車的行駛工況相適應(yīng)的控制方法。

關(guān)鍵詞:電動(dòng)汽車 再生制動(dòng) 控制方式

中圖分類號(hào):U469 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2011)03(c)-0104-01

汽車工業(yè)的發(fā)展，極大地促進(jìn)了人類文明的進(jìn)步和和世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，隨著石油價(jià)格的高企以及眾多燃油汽車尾氣排放所造成空氣污染的日益加劇，汽車的環(huán)境問題已經(jīng)成為影響當(dāng)今人類社會(huì)生存的嚴(yán)峻問題。目前，環(huán)保高效的電動(dòng)汽車越來(lái)越受到重視，我國(guó)剛公布的電動(dòng)車發(fā)展綱要中，預(yù)計(jì)十年后我國(guó)電動(dòng)車產(chǎn)量將達(dá)到幾百萬(wàn)輛，可以說(shuō)既節(jié)能又環(huán)保的電動(dòng)汽車已成為現(xiàn)代汽車的發(fā)展趨勢(shì)。現(xiàn)代電動(dòng)汽車經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，其各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)己經(jīng)基本達(dá)到了人們用車的要求，但是卻遲遲不能占據(jù)市場(chǎng)，最主要的原因就是現(xiàn)在的電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程不能滿足人們的要求。如何增加電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程是電動(dòng)汽車發(fā)展的一個(gè)極其關(guān)鍵的問題，這其中電動(dòng)汽車采用再生制動(dòng)技術(shù)，進(jìn)行能量回收以增加續(xù)駛里程是一個(gè)重要手段。根據(jù)日本本田公司研究數(shù)據(jù)，對(duì)電動(dòng)汽車能量進(jìn)行有效回收利用，可使汽車在市區(qū)發(fā)電工況下增加行駛里程26%左右。

制動(dòng)是汽車三大基本功能(行駛、轉(zhuǎn)向和制動(dòng))之一，它直接關(guān)系到整車行駛過(guò)程中的安全。眾所周知，傳統(tǒng)汽車的制動(dòng)是通過(guò)制動(dòng)盤與制動(dòng)鉗或制動(dòng)鼓與制動(dòng)蹄之間的摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車的減速。在此過(guò)程中，整車動(dòng)能或位能通過(guò)摩擦以熱量的形式消耗掉了，這就造成了大量的能量浪費(fèi)。

再生制動(dòng)是指車輛減速或制動(dòng)時(shí)，通過(guò)能量轉(zhuǎn)換器將汽車的一部分機(jī)械能(動(dòng)能或位能)轉(zhuǎn)化為其它形式的能量(旋轉(zhuǎn)動(dòng)能、液壓能和化學(xué)能等)并儲(chǔ)存在儲(chǔ)能裝置中，同時(shí)產(chǎn)生一部分阻力負(fù)荷實(shí)現(xiàn)整車減速或制動(dòng)，當(dāng)汽車再次啟動(dòng)或加速時(shí)，轉(zhuǎn)換器又將儲(chǔ)存在儲(chǔ)能器中的能量再次轉(zhuǎn)換為車輛行駛所需的動(dòng)能。利用再生制動(dòng)技術(shù)，有助于提高車輛的能量利用率，減少燃油消耗和排放，減小機(jī)械和液壓等制動(dòng)方式的磨損，實(shí)現(xiàn)更加精確的制動(dòng)控制，提高整車的行駛安全性和使用經(jīng)濟(jì)性。目前，對(duì)于大多數(shù)電動(dòng)汽車而言，由于電機(jī)具有可逆性，即電動(dòng)機(jī)在特定的條件下可以轉(zhuǎn)變成發(fā)電機(jī)運(yùn)行，因此可以在制動(dòng)時(shí)采用再生制動(dòng)的辦法，通過(guò)設(shè)計(jì)好的電力裝置將制動(dòng)產(chǎn)生的回饋電流充入儲(chǔ)能裝置，如各種蓄電池、超級(jí)電容器和超高速飛輪中，儲(chǔ)存起來(lái)以備用來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，最終達(dá)到增加電動(dòng)汽車的行駛里程的目的。

影響再生制動(dòng)的因素比較多，主要有:車速、變速器結(jié)構(gòu)、電機(jī)、動(dòng)力電池、傳動(dòng)系統(tǒng)以及再生制動(dòng)能量回收控制策略與方式等。本文重點(diǎn)對(duì)再生制動(dòng)中能量回收的控制方式進(jìn)行研究。

在電動(dòng)車的制動(dòng)能量回收控制方式中，開始收集制動(dòng)能量主要有兩種方式，一種是在駕駛員踩下制動(dòng)踏板后開始收集能量;一種是在駕駛員放松加速踏板后開始收集加速能量。

再生制動(dòng)能量回收控制方式主要有以下三種典型操作形式。

(1)再生制動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)與制動(dòng)踏板一體化。根據(jù)制動(dòng)踏板被踩下加速度的不同，可分為兩類不同的制動(dòng)請(qǐng)求。第一類為正常制動(dòng)操作方式。其制動(dòng)踏板的行程可分為二個(gè)階段。第一段為純電制動(dòng)階段。隨制動(dòng)踏板行程的增加，電制動(dòng)力逐漸增強(qiáng)。第二段為機(jī)電復(fù)合制動(dòng)階段。隨制動(dòng)踏板的下行，電制動(dòng)力從逐漸增強(qiáng)到恒定不變，而摩擦制動(dòng)逐漸加強(qiáng)。第二類為緊急制動(dòng)操作方式。此時(shí)制動(dòng)踏板被急速踩下，摩擦制動(dòng)力急劇增加，電制動(dòng)不起作用，防止因瞬時(shí)充電功率過(guò)大而對(duì)蓄電池等電路器件造成損壞。該操縱方式適合于起動(dòng)、制動(dòng)頻繁的城市工況下使用的車輛，如城市公交車。

(2)設(shè)置再生制動(dòng)檔操縱方式。當(dāng)司機(jī)掛入該檔位時(shí)，則啟動(dòng)再生制動(dòng)，反之，退出再生制動(dòng)。在該方式下，該車摩擦制動(dòng)操縱方式不變，其制動(dòng)效果獨(dú)立。該操縱方式適合于下長(zhǎng)坡緩制動(dòng)工況。

(3)電制動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)與加速踏板復(fù)合操縱方式。該方式下，油門踏板行程分為三個(gè)階段。第一段為電制動(dòng)階段，隨踏板下行，電制動(dòng)逐漸減弱，也即松開踏板時(shí)，電制動(dòng)最強(qiáng)。第二段為空行程，踏板位于此段內(nèi)，既不制動(dòng)也不加速。第三段為驅(qū)動(dòng)行程段，隨踏板下行，電驅(qū)動(dòng)力矩增強(qiáng)。此操縱方式可使得傳統(tǒng)機(jī)械制動(dòng)踏板保持不變，在較簡(jiǎn)單的控制模式下達(dá)到較好的再生制動(dòng)效果。該方式適合滑行工況較多的城市工況下使用。以上三種方式根據(jù)具體需要可以聯(lián)合使用，以達(dá)到操縱方便，盡可能多的回收制動(dòng)能的目的。

本文主要對(duì)第三種控制方式進(jìn)行討論。由于汽車行駛情況復(fù)雜，在具體控制中還需對(duì)汽車行駛狀況進(jìn)行區(qū)分，以采取不同的控制方法。汽車行駛速度較快時(shí)完全可以采用上文所述的第三種控制方式中的方法，但如果汽車在城市工況下，車速不高且頻繁起停，這時(shí)就不能采用這種控制方法了。因?yàn)樗俣鹊?，電?dòng)機(jī)產(chǎn)生的電流小，回收的制動(dòng)能量有限，能量都消耗在了克服電路的內(nèi)阻中。此時(shí)，不僅回收能量小且明顯減小了汽車的滑行距離，反而使汽車需要頻繁加速以致縮短續(xù)駛里程。所以，此時(shí)應(yīng)停止制動(dòng)能量的回收。具體控制方法為:在速度低于20km/h時(shí)，當(dāng)駕駛員放松加速踏板時(shí)，不管加速踏板位于那一行程，系統(tǒng)都不進(jìn)行制動(dòng)能量的回收，以延長(zhǎng)汽車的滑行距離，減少駕駛員的加速次數(shù)，節(jié)省能量。此時(shí)的制動(dòng)完全由制動(dòng)踏板控制，且只采用摩擦制動(dòng)方式。

總之，對(duì)再生制動(dòng)能量的回收應(yīng)與汽車的行駛工況相適應(yīng)，不同的行駛工況應(yīng)采用不同的能量回收控制方式，以達(dá)到盡可能延長(zhǎng)汽車?yán)m(xù)駛里程這一目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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