緱亞楠

(棗莊學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，山東 棗莊 277160)

0 引言

當(dāng)今，汽車已經(jīng)和我們的工作、生活密切相關(guān)，但傳統(tǒng)汽車所帶來的環(huán)保問題令人煩惱，再加上能源問題，使得人們不得不開始探索它的替代品.電動(dòng)汽車以其獨(dú)有的特點(diǎn)受到人們的關(guān)注.電動(dòng)汽車的主要缺點(diǎn)是續(xù)駛里程有限，充電時(shí)間長(zhǎng)，價(jià)格昂貴，導(dǎo)致應(yīng)用范圍受到限制.制動(dòng)能量回收問題對(duì)于提高電動(dòng)汽車的能量利用率具有重要意義.本文設(shè)計(jì)的電動(dòng)汽車能量回收系統(tǒng)，把電動(dòng)汽車制動(dòng)時(shí)的機(jī)械能量轉(zhuǎn)化為電能為動(dòng)力電池充電，并產(chǎn)生制動(dòng)力，使車輛減速或制動(dòng)，既達(dá)到了電動(dòng)汽車制動(dòng)效果，又實(shí)現(xiàn)了能量回收的功能，增加了電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程.回收的電量，有利于動(dòng)力電池的充電，增加動(dòng)力電池的使用壽命;機(jī)械能量轉(zhuǎn)化為電能時(shí)，產(chǎn)生的制動(dòng)力，使驅(qū)動(dòng)輪減速行駛，并隨著車輛行駛速度的降低而減小，不會(huì)使驅(qū)動(dòng)輪抱死，具有電磁ABS的功能［1］［2］.

1 能量回收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

能量回收系統(tǒng)工作示意圖如圖1、圖2所示.永磁電動(dòng)機(jī)的主軸連接傳動(dòng)軸的一端，傳動(dòng)軸的另一端連接車輛驅(qū)動(dòng)輪，永磁電動(dòng)機(jī)通過導(dǎo)線連接控制器，控制器通過導(dǎo)線連接到動(dòng)力蓄電池的正負(fù)接線柱上，永磁電動(dòng)機(jī)通過三相線連接到三相可控全橋整流濾波電路的輸入端，三相可控全橋整流濾波電路與控制器通過反饋觸發(fā)控制信號(hào)端連接，三相可控全橋整流濾波電路輸出端正極和負(fù)極通過導(dǎo)線連接到逆變器的輸入端的正負(fù)極上，逆變器的反饋信號(hào)端連接動(dòng)力蓄電池的正接線柱，逆變器輸出三相脈沖交流電，逆變器輸出端通過導(dǎo)線連接到發(fā)電式永磁電機(jī)的輸入端，發(fā)電式永磁電機(jī)的輸出端通過導(dǎo)線連接到三相全橋整流電路的輸入端，三相全橋整流電路的輸出端通過導(dǎo)線連接到蓄電池的正負(fù)接線柱上.

控制器輸入端的控制信號(hào)是1.0V－3.5V，當(dāng)所述的直流電壓信號(hào)為1.0V－3.5V時(shí)，控制器控制永磁電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)工作，當(dāng)所述的直流電壓信號(hào)低于1.0V時(shí)，控制器通過反饋信號(hào)線連接反饋觸發(fā)控制信號(hào)端控制三相可控全橋整流濾波電路工作，控制能量回收系統(tǒng)工作，產(chǎn)生電能為動(dòng)力電池充電，增加續(xù)駛里程，產(chǎn)生電磁制動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪制動(dòng)，延長(zhǎng)制動(dòng)片的使用壽命，并具有電磁ABS的功能.當(dāng)所述的直流電壓信號(hào)不低于1.0V時(shí)，三相可控全橋整流濾波電路處于截止?fàn)顟B(tài)，不工作，當(dāng)所述的直流電壓信號(hào)高于3.5V時(shí)，控制器處飛車保護(hù)［3］.

2 制動(dòng)能量回收原理分析

電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收是指汽車減速制動(dòng)時(shí)，將一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，儲(chǔ)存在儲(chǔ)能裝置中，并加以再利用.其基本原理是通過具有可逆作用的發(fā)電機(jī) /電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)汽車機(jī)械能與電能之間的相互轉(zhuǎn)換.在汽車驅(qū)動(dòng)過程中電機(jī)以電動(dòng)機(jī)形式工作，將儲(chǔ)存在儲(chǔ)能元件中的電能通過電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化為汽車的動(dòng)能，在汽車制動(dòng)減速時(shí)，電機(jī)以發(fā)電機(jī)的形式工作，汽車慣性所產(chǎn)生的動(dòng)能在發(fā)電機(jī)的作用下轉(zhuǎn)化為電能并儲(chǔ)存在儲(chǔ)能元件蓄電池中，從而提高汽車的能量利用率，增加續(xù)駛里程.本文所用的電動(dòng)汽車采用雙電機(jī)前輪直接驅(qū)動(dòng)模式，電動(dòng)汽車的整備質(zhì)量約是1000kg，總重量約為m=1200kg，風(fēng)阻系數(shù)(含迎風(fēng)面積)約f1=0.34，驅(qū)動(dòng)輪半徑約為r=0.26m，滾動(dòng)阻力系數(shù)約為f=0.016.配備的磷酸鐵鋰電池的規(guī)格是:96V，150Ah;標(biāo)稱電壓為U=96V;重量約為m1=200kg，驅(qū)動(dòng)電機(jī)是永磁無刷直流電機(jī)，單電機(jī)的額定功率約為P單=5.5kw，雙電機(jī)的總額定功率約為P=11kw，電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)常數(shù)約為KE=0.9，取驅(qū)動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)效率為η轉(zhuǎn)=90%［4］［5］.

2.1 能量轉(zhuǎn)換

當(dāng)控制器的直流電壓信號(hào)低于1.0V時(shí)，控制器不控制永磁電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)工作而是控制三相可控全橋整流濾波電路接收永磁電動(dòng)機(jī)所發(fā)出的電能，產(chǎn)生制動(dòng)力，傳遞給驅(qū)動(dòng)輪，達(dá)到制動(dòng)的效果.論文以車速?gòu)腣T=80km/h和VT=10km/h這兩個(gè)時(shí)刻進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換分析，所列表格如表1所示.

表1 不同車速時(shí)電動(dòng)車的參數(shù)值Table 1 Different speed of electric parameter values

經(jīng)整流濾波、變頻、驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)電、整流輸出，其能量回收系統(tǒng)效率約為η回=60%.

2.2 電磁制動(dòng)

在車輛制動(dòng)或緊急制動(dòng)過程中，滑移率約為δ=20%為最佳，取VT=80km/h，則驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為

永磁電動(dòng)機(jī)的角速度約為

對(duì)t=1s時(shí)間段進(jìn)行分析

本電動(dòng)汽車選用的控制器的限流值為125A，雙控制器控制雙電機(jī)，所以電機(jī)的最大電流約為I=250A.

在車輛制動(dòng)或緊急制動(dòng)過程中，電磁制動(dòng)力占總制動(dòng)力約為21%，憑借發(fā)電產(chǎn)生電磁制動(dòng)力，減少了剎車制動(dòng)片的磨損，延長(zhǎng)了剎車制動(dòng)片的使用壽命.

3 結(jié)論

［1］蔣永琛.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)分析［J］.中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2011(12):43－45.

［2］江王林，王瑞敏.電動(dòng)汽車制動(dòng)過程受力分析及制動(dòng)能量回收［J］.汽車實(shí)用技術(shù)，2012(3):5－9.

［3］全力，顧劍波，朱孝勇，等.一種電動(dòng)汽車用制動(dòng)能量回收控制器的設(shè)計(jì)［J］.電氣傳動(dòng)，2011，41(5):42－46.

［4］劉博，杜繼宏，齊國(guó)光.電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收控制策略的研究［J］.自動(dòng)化與儀器儀表，2004(1):34－36.

［5］王猛，孫澤昌，卓桂榮，等.電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)研究［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2012，43(2):6－10.