電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收的設(shè)計(jì)

劉凱凱，高興超

（德州學(xué)院 汽車工程學(xué)院，山東 德州 253000）

電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收的設(shè)計(jì)

劉凱凱，高興超

（德州學(xué)院 汽車工程學(xué)院，山東 德州 253000）

近年來，我國在大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，也開始重視環(huán)境污染和能源危機(jī)兩方面的問題，電動(dòng)汽車不使用汽油、柴油而使用電能，不排放尾氣因此不會造成環(huán)境污染，并且電能是一種可再生能源，能夠通過太陽能、風(fēng)能、水能等多種清潔方式獲得，是推動(dòng)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。因此，各個(gè)國家都投入了大量的人力和財(cái)力研發(fā)電動(dòng)汽車，但是電動(dòng)汽車也存在需要長時(shí)間充電、行駛里程較短、儲能器性能較差等問題。文章將就電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收的設(shè)計(jì)展開探討。

電動(dòng)汽車；制動(dòng)能量；能量回收

相對于傳統(tǒng)的燃油汽車，電動(dòng)汽車在能源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)等方面有很大優(yōu)勢，雖然各個(gè)國家都在大力發(fā)展電動(dòng)汽車，但是發(fā)展勢頭仍然較慢，主要原因就是難以突破核心技術(shù)，如解決能量源限制、提高能量源使用壽命、降低電動(dòng)汽車的制造成本等。在目前的技術(shù)條件下，只能采用制動(dòng)能量回收的方法來增加電動(dòng)汽車行駛里程。

1 電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)的原理分析

研究電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)，對于提高能源利用率，在蓄電池容量一定的情況下增加行駛里程具有重要意義。當(dāng)電動(dòng)汽車采用電能驅(qū)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)在發(fā)電狀態(tài)下運(yùn)行，汽車運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的部分動(dòng)能會回饋給蓄電池使蓄電池充電，增加電動(dòng)汽車的行駛里程。

2 電動(dòng)汽車的制動(dòng)過程

2.1 電動(dòng)汽車制動(dòng)過程的能量轉(zhuǎn)換

在電動(dòng)汽車的制動(dòng)過程中，主要阻力有空氣阻力、坡道阻力、滾動(dòng)阻力、傳動(dòng)系統(tǒng)阻力和制動(dòng)器的制動(dòng)阻力等，在一定條件下，可以將傳動(dòng)系統(tǒng)阻力和坡道阻力忽略掉，在只考慮制動(dòng)力、空氣阻力和滾動(dòng)阻力的情況下，當(dāng)車輛速度由ν0降低到ν1時(shí)，這個(gè)過程的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系可以用如下公式表示：

式（1）中：ν0為制動(dòng)初始車速，ν1為制動(dòng)終止車速，w為滾動(dòng)阻力做功，ww為空氣阻力做功，wb為制動(dòng)力做功。

2.2 電動(dòng)汽車的制動(dòng)模式

（1）緊急制動(dòng)。緊急制動(dòng)情況下，汽車的制動(dòng)加速度一般大于3m/s2，在某些情況下甚至能夠達(dá)到8m/s2，在這種情況下，為了確保車輛行駛的安全性，一般以機(jī)械摩擦制動(dòng)為主，再生制動(dòng)為輔，由于緊急制動(dòng)時(shí)間很短，因此能夠回收的能量也不多。

（2）中度制動(dòng)。也就是一般制動(dòng)，一般制動(dòng)減速度小于3m/s2，制動(dòng)過程可以分為減速和停車兩個(gè)過程，在這種情況下，減速過程是由再生制動(dòng)系統(tǒng)控制的，而車輛停止過程是由機(jī)械制動(dòng)完成的。

（3）下坡制動(dòng)。這種情況下制動(dòng)力非常小，制動(dòng)過程全部由能量回收系統(tǒng)控制。

（4）滑行減速。汽車切斷動(dòng)力供應(yīng)后，會由于慣性進(jìn)行減速滑行，此時(shí)制動(dòng)減速度就是滑行減速度，這個(gè)過程的能量無法回收利用，可以用如下公式計(jì)算滑行減速度：

（5）緩慢減速。汽車以不大于滑行減速度的減速度緩慢運(yùn)行的情況，在這種情況下，動(dòng)力裝置仍然需要輸送一些動(dòng)力，這個(gè)過程的制動(dòng)能量同樣無法回收利用。

3 電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選擇。如圖1所示，電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)，也可以將電動(dòng)汽車的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能儲存在儲能裝置中，功率變換器能夠?yàn)殡妱?dòng)機(jī)提供特定電流和電壓，電子控制器能夠根據(jù)車輛情況調(diào)整功率變換器，調(diào)整電動(dòng)機(jī)以產(chǎn)生特定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。

Design of Electric Car Braking Energy Recycle

LIU Kai-kai，GAO Xing-chao
（Automotive Engineering Institute，Dezhou College，Dezhou，Shandong 253000，China）

In recent years，in developing the economy，our country begin to attach importance to environmental pollution and energy crisis.The electric car uses electricity so as not to cause environmental pollution.Electricity power is a kind of renewable energy，and can be obtained through solar energy，wind energy，hydropower and other clean way，which is a key factor to promote the sustainable development of environment.Various countries have invested a lot of manpower and financial resources to develop electric vehicles，but the electric car needs long time to charge with short range and poor accumulator performance.The paper discusses the design of electric car braking energy recycle.

electric car；braking energy；energy recycle

U469.72

A

2095-980X（2016）10-0061-01

2016-09-02

劉凱凱（1992-），男，山東濱州人，大學(xué)本科，主要研究方向：交通運(yùn)輸。