电动车再生制动控制方式

电动车再生制动控制方式

摘要:电动汽车是今后汽车的发展趋势,而再生制动技术是电动汽车增加续驶里程的重要手段,这其中再生制动的控制方式又是直接影响续驶里程的关键因素,本文对电动汽车再生制动的控制方式进行了讨论,提出了控制方式应与汽车的行驶工况相适应的控制方法。

关键词:电动汽车再生制动控制方式

汽车工业的发展,极大地促进了人类文明的进步和和世界经济的发展,随着石油价格的高企以及众多燃油汽车尾气排放所造成空气污染的日益加剧,汽车的环境问题已经成为影响当今人类社会生存的严峻问题。目前,环保高效的电动汽车越来越受到重视,我国刚公布的电动车发展纲要中,预计十年后我国电动车产量将达到几百万辆,可以说既节能又环保的电动汽车已成为现代汽车的发展趋势。现代电动汽车经过数十年的发展,其各项标准己经基本达到了人们用车的要求,但是却迟迟不能占据市场,最主要的原因就是现在的电动汽车的续驶里程不能满足人们的要求。如何增加电动汽车的续驶里程是电动汽车发展的一个极其关键的问题,这其中电动汽车采用再生制动技术,进行能量回收以增加续驶里程是一个重要手段。根据日本本田公司研究数据,对电动汽车能量进行有效回收利用,可使汽车在市区发电工况下增加行驶里程26%左右。

制动是汽车三大基本功能(行驶、转向和制动)之一,它直接关系到

整车行驶过程中的安全。众所周知,传统汽车的制动是通过制动盘与制动钳或制动鼓与制动蹄之间的摩擦力来实现汽车的减速。在此过程中,整车动能或位能通过摩擦以热量的形式消耗掉了,这就造成了大量的能量浪费。

再生制动是指车辆减速或制动时,通过能量转换器将汽车的一部分机械能(动能或位能)转化为其它形式的能量(旋转动能、液压能和化学能等)并储存在储能装置中,同时产生一部分阻力负荷实现整车减速或制动,当汽车再次启动或加速时,转换器又将储存在储能器中的能量再次转换为车辆行驶所需的动能。利用再生制动技术,有助于提高车辆的能量利用率,减少燃油消耗和排放,减小机械和液压等制动方式的磨损,实现更加精确的制动控制,提高整车的行驶安全性和使用经济性。目前,对于大多数电动汽车而言,由于电机具有可逆性,即电动机在特定的条件下可以转变成发电机运行,因此可以在制动时采用再生制动的办法,通过设计好的电力装置将制动产生的回馈电流充入储能装置,如各种蓄电池、超级电容器和超高速飞轮中,储存起来以备用来驱动电机,最终达到增加电动汽车的行驶里程的目的。

影响再生制动的因素比较多,主要有:车速、变速器结构、电机、动力电池、传动系统以及再生制动能量回收控制策略与方式等。本文重点对再生制动中能量回收的控制方式进行研究。

在电动车的制动能量回收控制方式中,开始收集制动能量主要有两种方式,一种是在驾驶员踩下制动踏板后开始收集能量;一种是在驾

驶员放松加速踏板后开始收集加速能量。

再生制动能量回收控制方式主要有以下三种典型操作形式。

(1)再生制动操纵机构与制动踏板一体化。根据制动踏板被踩下加速度的不同,可分为两类不同的制动请求。第一类为正常制动操作方式。其制动踏板的行程可分为二个阶段。第一段为纯电制动阶段。随制动踏板行程的增加,电制动力逐渐增强。第二段为机电复合制动阶段。随制动踏板的下行,电制动力从逐渐增强到恒定不变,而摩擦制动逐渐加强。第二类为紧急制动操作方式。此时制动踏板被急速踩下,摩擦制动力急剧增加,电制动不起作用,防止因瞬时充电功率过大而对蓄电池等电路器件造成损坏。该操纵方式适合于起动、制动频繁的城市工况下使用的车辆,如城市公交车。

(2)设置再生制动档操纵方式。当司机挂入该档位时,则启动再生制动,反之,退出再生制动。在该方式下,该车摩擦制动操纵方式不变,其制动效果独立。该操纵方式适合于下长坡缓制动工况。

(3)电制动操纵机构与加速踏板复合操纵方式。该方式下,油门踏板行程分为三个阶段。第一段为电制动阶段,随踏板下行,电制动逐渐减弱,也即松开踏板时,电制动最强。第二段为空行程,踏板位于此段内,既不制动也不加速。第三段为驱动行程段,随踏板下行,电驱动力矩增强。此操纵方式可使得传统机械制动踏板保持不变,在较简单的控制模式下达到较好的再生制动效果。该方式适合滑行工况较多的城市工

况下使用。以上三种方式根据具体需要可以联合使用,以达到操纵方便,尽可能多的回收制动能的目的。

本文主要对第三种控制方式进行讨论。由于汽车行驶情况复杂,在具体控制中还需对汽车行驶状况进行区分,以采取不同的控制方法。汽车行驶速度较快时完全可以采用上文所述的第三种控制方式中的方法,但如果汽车在城市工况下,车速不高且频繁起停,这时就不能采用这种控制方法了。因为速度低,电动机产生的电流小,回收的制动能量有限,能量都消耗在了克服电路的内阻中。此时,不仅回收能量小且明显减小了汽车的滑行距离,反而使汽车需要频繁加速以致缩短续驶里程。所以,此时应停止制动能量的回收。具体控制方法为:在速度低于20km/h时,当驾驶员放松加速踏板时,不管加速踏板位于那一行程,系统都不进行制动能量的回收,以延长汽车的滑行距离,减少驾驶员的加速次数,节省能量。此时的制动完全由制动踏板控制,且只采用摩擦制动方式。

总之,对再生制动能量的回收应与汽车的行驶工况相适应,不同的行驶工况应采用不同的能量回收控制方式,以达到尽可能延长汽车续驶里程这一目标。

参考文献

[1]李兴虎.电动汽车概论,北京理工大学出版社,2005,8.

[2]陈清泉,孙逢春.现代电动汽车技术,北京理工大学出版社,2002,11.