◎裴學(xué)杰

純電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收技術(shù)

◎裴學(xué)杰

電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收技術(shù)是利用汽車在踩動(dòng)剎車進(jìn)行減速時(shí)將制動(dòng)效能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軆?chǔ)存并回收到電池當(dāng)中，摩擦能量沒有被浪費(fèi)掉而是變相擴(kuò)充了電池的容量，增加了純電動(dòng)汽車的續(xù)航里程，并且減少了剎車系統(tǒng)耗材的磨損。

電動(dòng)汽車在“新能源”話題備受矚目的今日已經(jīng)不是個(gè)陌生詞語，但是電動(dòng)汽車的歷史比大多數(shù)人想像得要長很多。1896年還推出了為電動(dòng)車換電的服務(wù)，也就是我們今天所說的“充電樁”的雛形[仇建華，張珍，電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收方式設(shè)計(jì)［J］.上海汽車.2012,12.]；在十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初的交通大變革中，電動(dòng)汽車作為一種新型事物快速成長但又迅速隕落。有社會(huì)環(huán)境的影響也有自身?xiàng)l件的限制。

目前常見的純電動(dòng)汽車，其動(dòng)力電池組、電池變換器和電動(dòng)機(jī)之間為電氣連接，電動(dòng)機(jī)、減速器和車輪之間為機(jī)械連接。

純電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收技術(shù)研究背景

電動(dòng)車從登上歷史的舞臺(tái)開始，續(xù)航性能如何提升一直是人們爭(zhēng)議很大的點(diǎn)。從根本上來說，續(xù)航能力可以通過改進(jìn)蓄能和驅(qū)動(dòng)方式來提高，除此之外，制動(dòng)能量回收也是重要的方式之一。

制動(dòng)能量回收，簡(jiǎn)單來說，就是把電動(dòng)汽車的電機(jī)組中無用的部分、不需要的部分，甚至有害的慣性轉(zhuǎn)動(dòng)帶來的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，并返回給蓄電池，與此同時(shí)產(chǎn)生制動(dòng)力矩，使電動(dòng)機(jī)快速停止慣性轉(zhuǎn)動(dòng)，這整個(gè)過程也就成為再生制動(dòng)過程[葉永貞，純電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)研究［D］.山東：青島理工大學(xué)，2013.]。

電動(dòng)汽車發(fā)展至今，已有大部分安裝了類似裝置以節(jié)約制動(dòng)能，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，在行駛路況頻繁變化的路段，制動(dòng)能量回收技術(shù)可以增加20%左右的續(xù)駛里程。

圖1 電動(dòng)汽車的制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

◎制動(dòng)能量回收方法

制動(dòng)能量回收方法有常見三種：

飛輪蓄能。特點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； ②無法大量蓄能。

液壓蓄能。特點(diǎn)：①簡(jiǎn)便、可大量蓄能；②可靠性高。

蓄電池儲(chǔ)能。特點(diǎn)：①無法大量蓄能②成本太高。

電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

無獨(dú)立發(fā)電機(jī)的制動(dòng)能量回收系統(tǒng)。①前輪驅(qū)動(dòng)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)；②全輪驅(qū)動(dòng)能量回收制動(dòng)系統(tǒng)。有獨(dú)立發(fā)電機(jī)的制動(dòng)能量回收系統(tǒng)。

系統(tǒng)傳動(dòng)方式

液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)的系統(tǒng)傳動(dòng)方式有四種：串聯(lián)式；并聯(lián)式；混聯(lián)式；輪邊式。

串聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。串聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，動(dòng)力源有：發(fā)動(dòng)機(jī)和高壓蓄能器。

這種方式只適合整車質(zhì)量小、車速不能過高的小型公交車等。

并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力源是發(fā)動(dòng)機(jī)和高壓蓄能器。但并聯(lián)式車輛在制動(dòng)能量再生系統(tǒng)不工作或出故障時(shí)可以由發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)直接驅(qū)動(dòng)車輛。

并聯(lián)式系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)路線有兩條，一條是由發(fā)動(dòng)機(jī)傳給變速器，再傳給轉(zhuǎn)矩耦合器，最后輸入到驅(qū)動(dòng)輪；另一條是由蓄能器傳給泵或馬達(dá)，再傳給轉(zhuǎn)矩耦合器，最后輸入到驅(qū)動(dòng)輪（馬振忠，基于雙排永磁式行星齒輪的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析［D］.江蘇：江蘇大學(xué)，2016.）。由此可見，并聯(lián)式的路線較為靈活，可以根據(jù)具體情況進(jìn)行路線選擇。

并聯(lián)式特點(diǎn)有：安裝簡(jiǎn)便；容易實(shí)現(xiàn)；生產(chǎn)繼承性好；可以回收最大程度的制動(dòng)能量；傳動(dòng)效率高；質(zhì)量不大；對(duì)系統(tǒng)和蓄能器壓力要求低。

混聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)?；炻?lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，顧名思義就是兼顧串聯(lián)式和并聯(lián)式的優(yōu)點(diǎn)，將兩者結(jié)合起來，揚(yáng)長避短，將各自優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮到最大程度。

混聯(lián)式系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)路線有三條，一條是發(fā)動(dòng)機(jī)傳給變速器，傳給主減速器，再傳送給差速器，最后輸入驅(qū)動(dòng)輪；第二條是由發(fā)動(dòng)機(jī)傳給液壓泵和高壓儲(chǔ)能器，經(jīng)二次元件傳給傳動(dòng)裝置，再傳到離合器、變速器，最后輸入驅(qū)動(dòng)橋；第三條路線是由高壓儲(chǔ)能器經(jīng)二次元件傳給傳動(dòng)裝置，再傳到離合器、變速器，最后輸入驅(qū)動(dòng)橋。

混聯(lián)式特點(diǎn)有：經(jīng)濟(jì)性高；排放量低；成本高。

輪邊式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)不直接參與驅(qū)動(dòng)，就是輪邊式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

輪邊式特點(diǎn)有：價(jià)格昂貴；控制系統(tǒng)復(fù)雜；車速較低；單個(gè)不能滿足要求，需多個(gè)并聯(lián)。

電動(dòng)汽車在“新能源”話題備受矚目的今日已經(jīng)不是個(gè)陌生詞語，在目前電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能元件沒有大的突破與發(fā)展的實(shí)際情況下，制動(dòng)能量回收裝置可以提高電動(dòng)汽車的能量利用率，延長電動(dòng)汽車的行駛里程，制動(dòng)能量回收是純電動(dòng)汽車在發(fā)展過程中的一個(gè)重要課題，還需繼續(xù)開拓新技術(shù)優(yōu)化制動(dòng)能量回收系統(tǒng)。

(作者單位：陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院）