電動車再生制動控制方式

摘 要:電動汽車是今后汽車的發展趨勢，而再生制動技術是電動汽車增加續駛里程的重要手段，這其中再生制動的控制方式又是直接影響續駛里程的關鍵因素，本文對電動汽車再生制動的控制方式進行了討論，提出了控制方式應與汽車的行駛工況相適應的控制方法。

關鍵詞:電動汽車 再生制動 控制方式

中圖分類號:U469 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)03(c)-0104-01

汽車工業的發展，極大地促進了人類文明的進步和和世界經濟的發展，隨著石油價格的高企以及眾多燃油汽車尾氣排放所造成空氣污染的日益加劇，汽車的環境問題已經成為影響當今人類社會生存的嚴峻問題。目前，環保高效的電動汽車越來越受到重視，我國剛公布的電動車發展綱要中，預計十年后我國電動車產量將達到幾百萬輛，可以說既節能又環保的電動汽車已成為現代汽車的發展趨勢。現代電動汽車經過數十年的發展，其各項標準己經基本達到了人們用車的要求，但是卻遲遲不能占據市場，最主要的原因就是現在的電動汽車的續駛里程不能滿足人們的要求。如何增加電動汽車的續駛里程是電動汽車發展的一個極其關鍵的問題，這其中電動汽車采用再生制動技術，進行能量回收以增加續駛里程是一個重要手段。根據日本本田公司研究數據，對電動汽車能量進行有效回收利用，可使汽車在市區發電工況下增加行駛里程26%左右。

制動是汽車三大基本功能(行駛、轉向和制動)之一，它直接關系到整車行駛過程中的安全。眾所周知，傳統汽車的制動是通過制動盤與制動鉗或制動鼓與制動蹄之間的摩擦力來實現汽車的減速。在此過程中，整車動能或位能通過摩擦以熱量的形式消耗掉了，這就造成了大量的能量浪費。

再生制動是指車輛減速或制動時，通過能量轉換器將汽車的一部分機械能(動能或位能)轉化為其它形式的能量(旋轉動能、液壓能和化學能等)并儲存在儲能裝置中，同時產生一部分阻力負荷實現整車減速或制動，當汽車再次啟動或加速時，轉換器又將儲存在儲能器中的能量再次轉換為車輛行駛所需的動能。利用再生制動技術，有助于提高車輛的能量利用率，減少燃油消耗和排放，減小機械和液壓等制動方式的磨損，實現更加精確的制動控制，提高整車的行駛安全性和使用經濟性。目前，對于大多數電動汽車而言，由于電機具有可逆性，即電動機在特定的條件下可以轉變成發電機運行，因此可以在制動時采用再生制動的辦法，通過設計好的電力裝置將制動產生的回饋電流充入儲能裝置，如各種蓄電池、超級電容器和超高速飛輪中，儲存起來以備用來驅動電機，最終達到增加電動汽車的行駛里程的目的。

影響再生制動的因素比較多，主要有:車速、變速器結構、電機、動力電池、傳動系統以及再生制動能量回收控制策略與方式等。本文重點對再生制動中能量回收的控制方式進行研究。

在電動車的制動能量回收控制方式中，開始收集制動能量主要有兩種方式，一種是在駕駛員踩下制動踏板后開始收集能量;一種是在駕駛員放松加速踏板后開始收集加速能量。

再生制動能量回收控制方式主要有以下三種典型操作形式。

(1)再生制動操縱機構與制動踏板一體化。根據制動踏板被踩下加速度的不同，可分為兩類不同的制動請求。第一類為正常制動操作方式。其制動踏板的行程可分為二個階段。第一段為純電制動階段。隨制動踏板行程的增加，電制動力逐漸增強。第二段為機電復合制動階段。隨制動踏板的下行，電制動力從逐漸增強到恒定不變，而摩擦制動逐漸加強。第二類為緊急制動操作方式。此時制動踏板被急速踩下，摩擦制動力急劇增加，電制動不起作用，防止因瞬時充電功率過大而對蓄電池等電路器件造成損壞。該操縱方式適合于起動、制動頻繁的城市工況下使用的車輛，如城市公交車。

(2)設置再生制動檔操縱方式。當司機掛入該檔位時，則啟動再生制動，反之，退出再生制動。在該方式下，該車摩擦制動操縱方式不變，其制動效果獨立。該操縱方式適合于下長坡緩制動工況。

(3)電制動操縱機構與加速踏板復合操縱方式。該方式下，油門踏板行程分為三個階段。第一段為電制動階段，隨踏板下行，電制動逐漸減弱，也即松開踏板時，電制動最強。第二段為空行程，踏板位于此段內，既不制動也不加速。第三段為驅動行程段，隨踏板下行，電驅動力矩增強。此操縱方式可使得傳統機械制動踏板保持不變，在較簡單的控制模式下達到較好的再生制動效果。該方式適合滑行工況較多的城市工況下使用。以上三種方式根據具體需要可以聯合使用，以達到操縱方便，盡可能多的回收制動能的目的。

本文主要對第三種控制方式進行討論。由于汽車行駛情況復雜，在具體控制中還需對汽車行駛狀況進行區分，以采取不同的控制方法。汽車行駛速度較快時完全可以采用上文所述的第三種控制方式中的方法，但如果汽車在城市工況下，車速不高且頻繁起停，這時就不能采用這種控制方法了。因為速度低，電動機產生的電流小，回收的制動能量有限，能量都消耗在了克服電路的內阻中。此時，不僅回收能量小且明顯減小了汽車的滑行距離，反而使汽車需要頻繁加速以致縮短續駛里程。所以，此時應停止制動能量的回收。具體控制方法為:在速度低于20km/h時，當駕駛員放松加速踏板時，不管加速踏板位于那一行程，系統都不進行制動能量的回收，以延長汽車的滑行距離，減少駕駛員的加速次數，節省能量。此時的制動完全由制動踏板控制，且只采用摩擦制動方式。

總之，對再生制動能量的回收應與汽車的行駛工況相適應，不同的行駛工況應采用不同的能量回收控制方式，以達到盡可能延長汽車續駛里程這一目標。

參考文獻

[1]李興虎.電動汽車概論，北京理工大學出版社，2005，8.

[2]陳清泉，孫逢春.現代電動汽車技術，北京理工大學出版社，2002，11.