電動汽車能量回收研究（一）

www.opal-gifts.com 來源：電動車商情　　　電動車商情網(wǎng) 作者：俠名類別：電動車維修時間：2004-4-19

電動汽車的驅(qū)動電機運行在再生發(fā)電狀態(tài)時，既可以提供制動力，又可以給電池充電回收車體動能，從而延長電動車續(xù)駛里程。對制動模式進行了分類，并詳細探討了中輕度剎車時制動能量回收的機制和影響因素。提出了制動能量回收的最優(yōu)控制策略，給出了仿真模型及結(jié)果，最后基于仿真模型及ＸＬ型純電動車對控制算法的效果進行了評價。電動汽車（ＥＶ）的研究是在環(huán)境保護問題及能源問題日益受到關(guān)注的情況下興起的。在ＥＶ性能提高并逐步邁向產(chǎn)業(yè)化的過程中，提高能量的儲備與利用率是迫切需要解決的兩個問題。盡管蓄電池技術(shù)有了長足進步，但由于受安全性、經(jīng)濟性等因素的制約，近期不會有大的突破。因此如何提高ＥＶ能量利用率是一個非常關(guān)鍵的問題。制動能量回收問題對于提高ＥＶ的能量利用率具有重要意義。電動汽車采用電制動時，驅(qū)動電機運行在發(fā)電狀態(tài)，將汽車的部分動能回饋給蓄電池以對其充電，對延長電動汽車的行駛距離是至關(guān)重要的。國外有關(guān)研究表明，在存在較頻繁的制動與起動的城市工況運行條件下，有效地回收制動能量，可使電動汽車的行駛距離延長百分之十到百分之三十。目前國內(nèi)關(guān)于制動能量回收的研究還處在初級階段。制動能量回收要綜合考慮汽車動力學(xué)特性、電機發(fā)電特性、電池安全保證與充電特性等多方面的問題。研制一種既具有實際效用、又符合司機操作習(xí)慣的系統(tǒng)是有一定難度的。本文對上述問題作了一些積極的探索，并得出了一些有益的結(jié)論。１、制動模式電動汽車制動可分為以下三種模式，對不同情況應(yīng)采用不同的控制策略。１.１急剎車急剎車對應(yīng)于制動加速度(Tempo)大于２ｍ／ｓ２的過程。出于安全性方面的考慮，急剎車應(yīng)以機械為主，電剎車同時作用。在急剎車時，可根據(jù)初始速度(Tempo)的不同，由車上ＡＢＳ控制提供相應(yīng)的機械制動力。１.２中輕度剎車中輕度剎車對應(yīng)于汽車在正常工況下的制動過程，可分為減速過程與停止過程。電剎車負責(zé)減速過程，停止過程由機械剎車完成。兩種剎車的切換點由電機發(fā)電特性確定。１.３汽車長下坡時的剎車汽車長下坡一般發(fā)生在盤山公路下緩坡時。在制動力要求不大時，可完全由電剎車提供。其充電特點表現(xiàn)為回饋電流較小但充電時間較長。限制因素主要為電池的最大可充電時間。由于電動汽車主要工作在城市工況下，所以本文將研究重點放在中輕度電剎車上。２制動能量回收的約束條件實用的能量回收系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求： (１)滿足剎車的安全要求，符合駕駛員的剎車習(xí)慣。剎車過程中，對安全的要求是第一位的。需要找到電剎車和機械剎車的最佳覆蓋(Guy)區(qū)間，在確保安全的前提下，盡可能多地回收能量。具有能量回收系統(tǒng)的電動汽車的剎車過程應(yīng)盡可能地與傳統(tǒng)的剎車過程近似，這將保證在實際應(yīng)用中，系統(tǒng)有吸引力，可以為大眾(Volkswagen)所接受。（２）考慮驅(qū)動電機的發(fā)電工作特性和輸出能力。電動汽車中常用的是永磁直流電機或感應(yīng)異步電機，應(yīng)針對不同的電機的發(fā)電效率特性，采取相應(yīng)的控制手段。（３）確保電池組在充電過程中的安全，防止過充。電動汽車中常用的電池為鎳氫電池、鋰電池和鉛酸電池。充電時，避免因充電電流過大或充電時間過長而損害電池。由以上分析可得能量回收的約束條件：（１）根據(jù)電池放電深度的不同，電池可接受的最大充電電流。（２）電池可接受的最大充電時間。（３）能量回收停止時電機的轉(zhuǎn)速及與此相對應(yīng)的充電電流值。本項目原型車為ＸＬ型純電動車，驅(qū)動采用異步交流電機，額定功率為２０ｋＷ，峰值功率為６０ｋＷ，額定轉(zhuǎn)矩為５３Ｎｍ，峰值轉(zhuǎn)矩為２９０Ｎｍ，持續(xù)輸出三倍額定轉(zhuǎn)矩時間不小于３０ｓ，額定轉(zhuǎn)速為３６００ｒ／ｍｉｎ，最高轉(zhuǎn)速為９０００ｒ／ｍｉｎ。蓄電池采用２４節(jié)１００Ａｈ鎳氫電池，其瞬時充電電流可達１．５Ｃ（Ｃ為電池放電倍率），即１５０Ａ。在充電電流為０．５Ｃ時，可持續(xù)安全充電。實驗表明，在電機轉(zhuǎn)速為５００ｒ／ｍｉｎ時，充電電流小于６Ａ�？稍O(shè)此點為電剎車與機械剎車的切換點。