启飞汽车

　　摘要：在节约能源、保护环境的社会背景下，电动汽车成为新兴的出行代步工具，其能源的利用极其重要，电能的不好储存也制约着电动汽车的快速发展。所以，对于电动汽车来说，其制动能量的有效回收并利用非常重要。通过对制动能量的回收系统设计来实现将电动汽车制动能量进行回收利用，从而提高电动汽车的续航里程，满足人们对电动汽车的使用需求，推动电动汽车的蓬勃发展。鉴于此，本文主要分析电动汽车制动能量回收系统的设计。

　　关键词：电动汽车;制动能量;能量回收

　　1 制动能量回收系统基本原理

　　对于电动汽车而言，能量储存和利用问题限制了其发展。提高对电动汽车制动能量的回收效率，可以有效提高电动汽车的能量利用，从而可以有效增加电动汽车的续航里程。在制动过程中，采用电制动时，驱动电机处于发电状态，通过转化一部分汽车动能给蓄电池以对其充电，实现能量回收。国外电动汽车制动研究表明，在制动和起动工况比较频繁的情况下有效地回收制动能量可以提高10%～30%的续航里程。

　　2 影响电动汽车制动能量回收最大化的具体因素

　　2.1 电机

　　电机作为电动汽车发起制动行为的“源动力”，其是整体制动系统中实现能量形态转换的重要硬件设备.电机对电动汽车实现制动能量回收发挥了关键的作用，即电机的工作效率和工作状态直接影响了制动能量回收总量的大小和回收率的高低.电机自身特殊性决定了电动汽车在某一时刻的制动量最大值。

　　2.2 蓄电池

　　(1)每一种蓄电池都对SOC(State of Charge荷电状态)的能量运作范围有明确的标准，该种标准是无法变更的，一旦超过了蓄电池对SOC的能量范围标准则会对蓄电池的正常作业状态产生消极作用，进而影响了制动能量回收最大化的工作目标。

　　(2)电动汽车在整个制动的过程中，蓄电池都处于工作状态，但并不是一直保持充电状态，当蓄电池电能储蓄充足之后，则会自动进入准备状态，时刻为电能的二次转化做出准备。整体制动过程中的蓄电池如果保持最大的充电功率进行充电作业，其最大充电功率为：

　　P=(Uoc+IR)I

　　其中，Uoc为蓄电池开路电压;I为最大充电电流;R为蓄电池内阻。由于I和R分别代表了蓄电池自身的正常充电功率和再生制动功率的参数，在二者共同作用的基础上，实现了限制并影响再生制动能量回收值的大小。

　　2.3制动系统

　　当电动汽车处于制动状态时，由于电机自身在再生制动状态下的能力有限，并且电动汽车内部的电气工作系统出现故障的几率较大，为了保证制动系统工作的安全性和稳定性，需要使机械制动系统机构更加精确化和稳定化，同时引入电子制动功能，保证制动系统能够为电动汽车提供良好的制动效果，这样才能为制动能量回收工作实现最大化奠定坚实的基础。

　　3 电动汽车制动能量回收系统的设计

　　3.1 回收系统结构设计

　　通过运用速度控制的方法，车辆在正常行驶的情况下，蓄电池通过再生控制系统传送至电机，驱动电机运转，另外电机的电控单元和逆变器可以同时控制电机的输出扭矩。当汽车处于再生制动情况时，再生制动控制器会接受电机控制器中的制动信号，通过控制算法控制再生控制器中的双向DC/DC变换器，使再生制动产生的能量以最大效率储存至电容。当车辆起步或者爬坡时，再生控制器接收电机的加速信号，控制双向DC/DC变换器将电容中的能量升压，先驱动电机，在达到预定值的时候再变回，由蓄电池供电。

　　3.2 系统的控制策略

　　为保持车辆的制动稳定性和安全性，使具有能量收回的功用在电动汽车上得以最大限度的表现，开发了新的制动控制系统。在不改变汽车原有的机械制动的前提下，由驱动电机提供扭矩作用于驱动轮。

　　在防抱死系统中，直接接收来自四个车轮传动速度、加速度的监测信息，进行制动控制，制动能量回收单元通过低通滤波器输入各车轮的加速的信息可求得各车轮的旋转加速的DVW，与此同时直接进行检测每个车轮的瞬间加速度判断路况优劣并进行制动力的分配;另一方面在汽车制动中可以通过制动踏板的行程来衡量电动机的制动扭矩。制动控制通过对司机踩下制动踏板的行程量、速度、加速度做出预测，再结合实际车速、道路情况所需的制动力大小，分配前后轮制动力的比例。

　　3.3 电动汽车制动能量回收控制电路的设计

　　3.4 储能装置选取

　　对于电动汽车来说，常用的储能装置包括蓄电池、燃料电池和超级电容等，可以单独使用，也可以把这几种储能器件组合使用，也可以通过一些常用的性能指标衡量储能件特性，如比能量、比功率、能量密度、功率密度、循环寿命、快速充电性能、充放电时间及价格等。

　　选择合适的储能装置是实现提高续航里程的一个重要部分。由于超级电容具有非常高的比功率(是蓄电池的20～100倍，可达到10kW/kg左右);储存电荷面积非常大(有的超级电容单元其电容量可达1F甚至几万法);采用特殊工艺生产的超级电容其等效电阻非常低。

　　参考文献：

　　[1]彭闪闪，赵雪松，时培成.基于复合制动的电动汽车制动能量回收系统设计[J].井冈山大学学报(自然科学版)，2015，(04)：59-63.