純電動(dòng)汽車能量回收利用策略設(shè)計(jì)

純電動(dòng)汽車能量回收利用策略設(shè)計(jì)引言針對(duì)國(guó)內(nèi)外純電動(dòng)力汽車制動(dòng)時(shí)能量損失，設(shè)計(jì)出一款純電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收利用的裝置，這不僅適于社會(huì)的進(jìn)展趨勢(shì)，還利用了汽車能源技術(shù)，對(duì)于推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展，改善經(jīng)濟(jì)的進(jìn)展，降低依靠車輛向前行駛的慣性力帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)，輪胎與地面產(chǎn)生相互作用力，再把動(dòng)力傳給電機(jī)，此時(shí)電機(jī)充當(dāng)發(fā)電機(jī)角色，電機(jī)轉(zhuǎn)子切割磁感線產(chǎn)生電能和肯定的反力矩，從而降低車速和把動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能回饋給蓄電池充電，實(shí)現(xiàn)能量回收的目的，并且增加電動(dòng)汽車能量的循環(huán)利用效率和續(xù)航力量。能量回收利用裝置的工作原理電動(dòng)機(jī)是純電動(dòng)汽車的核心，即做為驅(qū)動(dòng)裝置的牽引電機(jī)，也作為發(fā)電機(jī)發(fā)電。電動(dòng)汽車在制動(dòng)過程中，將一局部動(dòng)能通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)反向傳給電機(jī)，此時(shí)電機(jī)充當(dāng)發(fā)電機(jī)角色處于發(fā)電狀態(tài)并向蓄電池充電；電機(jī)在發(fā)電的同時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)阻力反作用于車輪，從而到達(dá)使汽車降速的目的。如圖1所示，為制動(dòng)能量轉(zhuǎn)換流程根本原理圖。當(dāng)需要電機(jī)再生制動(dòng)時(shí)，電控單元掌握電機(jī)充當(dāng)發(fā)電機(jī)的角色，并且處于發(fā)電狀態(tài)，回收動(dòng)能并且給蓄電池補(bǔ)充充電，反之，當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輛時(shí)，電機(jī)充當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的狀態(tài)，蓄電池給其供電驅(qū)動(dòng)車輛。由于存在有液壓制動(dòng)系統(tǒng)，液壓制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)過程中各種模式下會(huì)消滅壓力波動(dòng)，特別是在緊急制動(dòng)過程中產(chǎn)生的波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)車輪發(fā)生抱死，引發(fā)安全事故，所以需要通過ABS調(diào)整來消退波動(dòng)。1制動(dòng)能量轉(zhuǎn)換流程根本原理圖制動(dòng)能量回收的策略汽車的制動(dòng)力安排是否得當(dāng)，會(huì)對(duì)整車安全性和穩(wěn)定性、制動(dòng)能量回收效率和駕駛舒適性等影響，所以要綜合各方面的因素進(jìn)展安排。因此，我們要把制動(dòng)力安排調(diào)整至最好狀態(tài)下，才能更好的獲得最正確掌握策略。汽車速度和制動(dòng)減速度影響著純電動(dòng)汽車的制動(dòng)力安排，如圖2所示，電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收掌握策略的核心是在確保制動(dòng)性能和安全性能要求的條件下，要保證最大限度回收能量，那么就要調(diào)配和掌握好回饋制動(dòng)力與摩擦制動(dòng)力之間的平衡。2制動(dòng)力安排示意圖在串聯(lián)式制動(dòng)系統(tǒng)依據(jù)車速和制動(dòng)踏板信號(hào)，電機(jī)和電池的狀態(tài)首先推斷電機(jī)的制動(dòng)力大小，并對(duì)電機(jī)制動(dòng)力和機(jī)械制的前提下進(jìn)展的，它又分為最正確制動(dòng)性能掌握策略和最正確制動(dòng)能量回收率的掌握策略兩種狀況。最正確制動(dòng)性能掌握策略該策略也叫做抱負(fù)制動(dòng)力掌握策略，它是指依據(jù)抱負(fù)狀態(tài)安排制動(dòng)力曲線，對(duì)前輪和后輪的制動(dòng)力進(jìn)展合理安排的策略。這樣可以在保證車輛的剎車穩(wěn)定性和效能到達(dá)最正確狀態(tài)下利用地面附著系數(shù)，但是這樣又限定了使驅(qū)動(dòng)輪上的制動(dòng)力最大值，從而限制了制動(dòng)能量的回收。最正確制動(dòng)能量回收率掌握策略〔如圖3所示圖3 最正確制動(dòng)能量回收率制動(dòng)力安排示意圖在這種制動(dòng)策略中，制動(dòng)踏板開度越大，對(duì)應(yīng)制動(dòng)減速度就越大，其制動(dòng)力變化過程分為四個(gè)階段，如：OA段，沒有踩制動(dòng)踏板，沒有制動(dòng)力產(chǎn)生；AB段，僅有電機(jī)產(chǎn)生制動(dòng)力，前后輪機(jī)械制動(dòng)不工作；BC段，隨著制動(dòng)力增大，電機(jī)制動(dòng)力到達(dá)最大值，前輪機(jī)械制動(dòng)力漸漸增大，后輪機(jī)械制動(dòng)力則按正常供給；CD段，屬于緊急制動(dòng)狀況，需要快速且很大的制動(dòng)力，此時(shí)完全由機(jī)械制動(dòng)來掌握制動(dòng)。當(dāng)減速度不超過0.2g，這個(gè)過程需要的全部制動(dòng)力都是電機(jī)供給的，即上圖中的B點(diǎn)處。當(dāng)減速度在0.2g至0.7g范圍內(nèi)，是依據(jù)設(shè)定好的曲線參數(shù)進(jìn)展安排制動(dòng)力給車輛的前輪和后輪的，而由機(jī)電共同產(chǎn)生的力即車輛總制動(dòng)力。當(dāng)減速度超過0.7g，該狀況屬于緊急剎車狀況，此時(shí)需要快速而且很大的力矩，全部制動(dòng)力僅由機(jī)械制動(dòng)來供給并完成制動(dòng)任務(wù)，即在圖中的CD段。并聯(lián)制動(dòng)并聯(lián)式再生制動(dòng)系統(tǒng)是指在一般狀況下，當(dāng)純電動(dòng)汽車處于電機(jī)制動(dòng)時(shí)，電機(jī)制動(dòng)力缺乏或者要到達(dá)駕駛員的意圖信號(hào)時(shí)，掌握介入傳統(tǒng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)，從而機(jī)電并聯(lián)完成制動(dòng)任務(wù)。如以下圖4所示。其掌握原理：驅(qū)動(dòng)電機(jī)在不超出前輪的制動(dòng)力度限定值的條件下，依據(jù)踏板的相關(guān)信號(hào)狀況對(duì)車輪調(diào)整輸出制動(dòng)力；假設(shè)是行車過程電機(jī)制動(dòng)失效，汽車照舊可以用機(jī)械制動(dòng)來完成制動(dòng)任務(wù)，保證安全。這種制動(dòng)策略的制動(dòng)能量回收率雖然比較低，但是制動(dòng)力安排的關(guān)聯(lián)以及構(gòu)造比較簡(jiǎn)潔，本錢相對(duì)較低，工程上易于實(shí)現(xiàn)。為了回收更多的制動(dòng)能量和優(yōu)化駕駛員感受，在保證電動(dòng)汽車制動(dòng)安全和制動(dòng)操作穩(wěn)定性的根底上，該掌握策略通過電子單元分析和推斷出最合理的制動(dòng)力，安排調(diào)整再生制動(dòng)力和前、后輪機(jī)械摩擦力和掌握車輪制動(dòng)力與電機(jī)的制動(dòng)能量回收制動(dòng)扭矩的關(guān)系來完成目標(biāo)。因此，該策略需要更多的掌握專業(yè)理論學(xué)問為根底，還要結(jié)合實(shí)際試驗(yàn)論證，如臺(tái)架試驗(yàn)和實(shí)車試驗(yàn)等。圖4 并聯(lián)能量回饋制動(dòng)方式制動(dòng)能量回收率可回收率在制動(dòng)過程中，除了要抑制各種簡(jiǎn)單的阻力和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞局部能量損失以外，回收到蓄電池的能量所占整個(gè)制動(dòng)過程中的總能量的比值成為可回收率。那么，整車動(dòng)能變化Ed中半軸回收能量Ef所占的百分比就是可回收率ηQ。式中：TmNV2為制動(dòng)過程的初速度，V1為制動(dòng)過程的末速度。轉(zhuǎn)化率在車輛制動(dòng)的過程中，通過從車輪傳遞給半軸的機(jī)械動(dòng)能，經(jīng)傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)與發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能的效率稱為轉(zhuǎn)化率。而蓄電池的充電能量凹凸則可反響出能量轉(zhuǎn)化的效果，則有半軸所回收能量Et中蓄電Erηt。式中：U為充電電壓，I為充電電流。回收率一般的，我們通常使用儲(chǔ)能裝置的相關(guān)參數(shù)來反映出能量的多少，而制動(dòng)能量回收利用裝置通過電機(jī)把的能量轉(zhuǎn)化后給蓄電池充電的效率稱為轉(zhuǎn)化率。該裝置的回收率存在以下關(guān)系：在電動(dòng)車整車動(dòng)能變化量Ez中蓄電池充電能量Er所占的百分比