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电动车再生制动能量回收技术主要用于电动汽车,电动汽车采用电制动时,驱动电机运行在发电状态,将汽车的部分动能回馈给蓄电池以对其充电,这对延长电动汽车的行驶距离是至关重要的。据美国对电动汽车的实际运行测试结果表明,再生制动给作为储能动力源的蓄电池补充的能量,能使电动汽车一次充电后行驶的里程增加 1O%-25%。
在制动过程中,除去空气阻力和行使阻力耗费掉的能量,我们希望能最大限度地回收所有能量,然而实际上,并不是所有的动能或者制动能量都可以回收。在纯电动车或混合动力电动汽车上,只有驱动轮上的制动能量可以沿着与之相连接的驱动轴传送到能量储存系统,另一部分的制动能璧将由车轮上的摩擦制动而以热的形式散失掉。
同时,在制动能量回收的过程中,能量传递环节和能量储存系统的各部件也将会造成能量的损失。另外一个影响制动能量回收的因素是,在再生制动时,制动能量通过电动机转化为电能,而电动机吸收制动能量的能力依赖于电动机的速度,在其速度范围内制动时,可再生的能量与车速基本上成正比。
当所需要的制动能量超出能量回收系统的范围时,电动机可以吸收的能量将保持不变,超出的这部分能量就要被摩擦制动系统所吸收。
一般来说,可回收的制动能量的大小主要取决于如下一些因素:
(1)在纯电动或混合动力电动汽车上,只有由电机驱动的车轮上的制动能量能够沿与之相连接的驱动轴传送到能量存储系统实现回收,而非驱动轮上的制动只能由摩擦制动实现。
(2)是否能对制动能量进行回收取决于电池放电深度SOC, 若制动时蓄电池的SOC值很高,为保护蓄电池,延长电池使用寿命,不能进行制动能量回收。
(3)受到电池充电功率的限制,回收功率不能超过电池当时最大充电功率。
(4)电机发电能力的限制,可由再生制动产生的最大制动转矩不可能超过当时转速和功率下电机发电能力,当制动强度大时, 电机再生制动往往不能满足制动要求。
(5)若电机位置在变速器前,对于手动变速器和机械式自动变速器,减速换档时,变速处于空档位置,从车轮到电机的动力传递被切断,电机不能实现再生制动。由于以上种种原因,传统的摩擦制动还是必需的。一方面,单纯的再生制动不能给驾驶者在制动时提供很好的感觉,容易使他们产生错觉;另一方面,在汽车需要紧急制动时,摩擦制动将起到关键性的作用。
只有将再生制动与摩擦制动有效结合,才能产生一个高效的制动系统。所以,电动汽车的再生制动必须与传统的摩擦制动配合工作,方能实现安全有效的减速制动。在制动过程中,两种制动力之间的一种相互关系如图1所示。如何分配摩擦制动和再生制动之间的关系,协调控制二者的分配比例,现在已经成为了再生制动系统的关键问题。
在再生制动的过程当中,我们还要考虑的一个重要因素就是,必须保证电动车的行驶安全,在保证其制动性能的前提下,才能去考虑尽可能的多回收制动能量。在考虑能量再生装置对系统的可靠性的影响的时候,对于无刷直流电动机我们经常比较四种能垂再生控制策略:最大回收功率控制模式、恒流回收控制模式、最大制动电流模式和最大回馈效率模式。
对四种模式进行比较我们可以得知,在最大制动电流控制模式中,制动的电流最大,制动距离最短,回收的能量和回馈效率为零;在最大回馈功率控制模式下,制动电流较大,制动距离较短,回馈能量的最大效率小于50%;在恒流回馈控制模式下,制动电流较小,回馈效率最高,制动距离较长 在最大回馈效率控制模式下,回馈效率最高,回馈能量最多,但是制动距离最长,制动时间也最长。
综合比较,我们可以得知,只有在最大回馈功率控制模式和恒流回馈控制模式下,才能较好的达到我们安全和节能这两个条件,才能兼顾可靠和节能的要求。
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