《電子技術(shù)應(yīng)用》
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新能源汽車再生能量回饋教學(xué)與研究

2016-11-30
來源:ZLG致遠電子

  回饋技術(shù)的應(yīng)用一方面增加了電驅(qū)動車輛一次充電的續(xù)駛里程,,另一方面減少了傳統(tǒng)制動器的磨損,同時還改善了整車動力學(xué)的控制性能,。

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  隨著環(huán)境污染與能源危機問題的日益嚴(yán)峻,,包括混合動力汽車,、純電動汽車和燃料電池汽車在內(nèi)的新能源汽車成為了世界各國研發(fā)的熱點。在城市工況下行駛的汽車大約有 1 /3 到1 /2 用于直接驅(qū)動車輛運行的能量被消耗在制動過程中,。若能對這部分耗散的能量加以回收利用,,可大大提高整車能量經(jīng)濟性。

  制動能量回收,,又稱回饋制動或再生制動,,對于電驅(qū)動車輛而言,是指在減速或制動過程中,, 驅(qū)動電機工作于發(fā)電狀態(tài),, 將車輛的部分動能轉(zhuǎn)化為電能儲存于電池中, 同時施加電機回饋轉(zhuǎn)矩于驅(qū)動軸,,對車輛進行制動,。該技術(shù)的應(yīng)用一方面增加了電驅(qū)動車輛一次充電的續(xù)駛里程,另一方面減少了傳統(tǒng)制動器的磨損,, 同時還改善了整車動力學(xué)的控制性能,。因此,研究制動能量回收集成化技術(shù)具有重要意義和廣闊的前景,。

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  圖1制動能量回收系統(tǒng)

  對于傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車,,制動力主要由摩擦制動系統(tǒng)產(chǎn)生,產(chǎn)生機制相對簡單。而對于電驅(qū)動車輛,,引入制動能量回饋后,,須考慮將總的制動力需求在摩擦制動力和回饋制動力之間進行分配,以實現(xiàn)二者的協(xié)調(diào)控制,。由于受到電池和電機特性的影響,,來自電驅(qū)動系統(tǒng)的回饋制動力與摩擦制動力的產(chǎn)生機理不同,在相同的機械與動力學(xué)條件下二者特性也有很大差別,,這些都是在制動能量回收系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用過程中需要重點關(guān)注的問題,。

  從整車層面分析,制動能量回收系統(tǒng)主要包括電制動系統(tǒng)和液壓制動系統(tǒng)兩個子系統(tǒng),, 同時涉及整車控制器,、變速器、差速器和車輪等相關(guān)部件,。電制動系統(tǒng)包含驅(qū)動電機及其控制器,、動力電池和電池管理系統(tǒng)。電機控制器用于控制驅(qū)動電機工作于發(fā)電狀態(tài),,施加回饋制動力; 電池管理系統(tǒng)控制電能回收于電池; 液壓控制系統(tǒng)包括液壓制動執(zhí)行機構(gòu)和制動控制器( BCU) ,,用于控制摩擦制動力的建立與調(diào)節(jié)。

  制動能量回收系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在零部件,、系統(tǒng)控制和評價方法等方面,。系統(tǒng)控制策略首要問題是制動力分配的問題,這方面國內(nèi)學(xué)者多處于理論分析和建模仿真階段,,策略也比較多,,舉一個例子,如圖2,。

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  圖2系統(tǒng)控制策略示例

  提高新能源汽車的經(jīng)濟性和續(xù)航能力是研究制動能量系統(tǒng)的初衷,,而經(jīng)濟性的評價方法也是眾多學(xué)者一直研究的熱點方向。目前,,制動能量回收對能量經(jīng)濟性改善的評價指標(biāo)主要有兩種: 制動能量回收效率和對續(xù)駛里程延長的貢獻率,。

  比如,為了考量減速制動過程中,, 制動能量系統(tǒng)回收動能的能力大小,可采用制動能量回收效率 ηreg作為評價指標(biāo):

  ηreg=Ereg/Erecoverable× 100%

  式中: Ereg為制動過程中車輪處回收的能量; Erecoverable為制動過程中可回收能量,。

  針對汽車驅(qū)動電機的再生能量回饋試驗,,致遠電子推出的新能源教學(xué)研究平臺采用了與實際電動汽車電力驅(qū)動及控制系統(tǒng)類似的組成部分,能夠直觀,、真實地模擬電動汽車的實際組成結(jié)構(gòu)和運行工況,,并能夠?qū)φ麄€系統(tǒng)進行測試分析;

  平臺可根據(jù)GB/T 18488-2015電動汽車用驅(qū)動電機系統(tǒng)試驗標(biāo)準(zhǔn),通過使用負載電機反拖驅(qū)動電機,,使被測電機運行在能量回饋狀態(tài)下,,靈活利用內(nèi)置MDA電機與驅(qū)動器分析儀的積分功能,對電機控制器的輸入端進行實時積分,,精確捕捉該電機在制動時回饋的能量值,,能夠全面的分析新能源汽車制動能量系統(tǒng)的效能和經(jīng)濟性指標(biāo)。


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