純電動汽車制動能量回收技術

◎裴學杰

純電動汽車制動能量回收技術

◎裴學杰

電動汽車制動能量回收技術是利用汽車在踩動剎車進行減速時將制動效能轉變為電能儲存并回收到電池當中，摩擦能量沒有被浪費掉而是變相擴充了電池的容量，增加了純電動汽車的續航里程，并且減少了剎車系統耗材的磨損。

電動汽車在“新能源”話題備受矚目的今日已經不是個陌生詞語，但是電動汽車的歷史比大多數人想像得要長很多。1896年還推出了為電動車換電的服務，也就是我們今天所說的“充電樁”的雛形[仇建華，張珍，電動汽車制動能量回收方式設計［J］.上海汽車.2012,12.]；在十九世紀末二十世紀初的交通大變革中，電動汽車作為一種新型事物快速成長但又迅速隕落。有社會環境的影響也有自身條件的限制。

目前常見的純電動汽車，其動力電池組、電池變換器和電動機之間為電氣連接，電動機、減速器和車輪之間為機械連接。

純電動汽車制動能量回收技術研究背景

電動車從登上歷史的舞臺開始，續航性能如何提升一直是人們爭議很大的點。從根本上來說，續航能力可以通過改進蓄能和驅動方式來提高，除此之外，制動能量回收也是重要的方式之一。

制動能量回收，簡單來說，就是把電動汽車的電機組中無用的部分、不需要的部分，甚至有害的慣性轉動帶來的動能轉化為電能，并返回給蓄電池，與此同時產生制動力矩，使電動機快速停止慣性轉動，這整個過程也就成為再生制動過程[葉永貞，純電動汽車制動能量回收系統研究［D］.山東：青島理工大學，2013.]。

電動汽車發展至今，已有大部分安裝了類似裝置以節約制動能，經過研究發現，在行駛路況頻繁變化的路段，制動能量回收技術可以增加20%左右的續駛里程。

圖1 電動汽車的制動系統結構

◎制動能量回收方法

制動能量回收方法有常見三種：

飛輪蓄能。特點：①結構簡單； ②無法大量蓄能。

液壓蓄能。特點：①簡便、可大量蓄能；②可靠性高。

蓄電池儲能。特點：①無法大量蓄能②成本太高。

電動汽車制動能量回收系統的結構

無獨立發電機的制動能量回收系統。①前輪驅動制動能量回收系統；②全輪驅動能量回收制動系統。有獨立發電機的制動能量回收系統。

系統傳動方式

液壓混合動力系統的系統傳動方式有四種：串聯式；并聯式；混聯式；輪邊式。

串聯式混合動力驅動系統。串聯式混合動力驅動系統，動力源有：發動機和高壓蓄能器。

這種方式只適合整車質量小、車速不能過高的小型公交車等。

并聯式混合動力驅動系統。并聯式混合動力驅動系統動力源是發動機和高壓蓄能器。但并聯式車輛在制動能量再生系統不工作或出故障時可以由發動機單獨直接驅動車輛。

并聯式系統的驅動路線有兩條，一條是由發動機傳給變速器，再傳給轉矩耦合器，最后輸入到驅動輪；另一條是由蓄能器傳給泵或馬達，再傳給轉矩耦合器，最后輸入到驅動輪（馬振忠，基于雙排永磁式行星齒輪的混合動力驅動系統的設計與分析［D］.江蘇：江蘇大學，2016.）。由此可見，并聯式的路線較為靈活，可以根據具體情況進行路線選擇。

并聯式特點有：安裝簡便；容易實現；生產繼承性好；可以回收最大程度的制動能量；傳動效率高；質量不大；對系統和蓄能器壓力要求低。

混聯式混合動力驅動系統。混聯式混合動力驅動系統，顧名思義就是兼顧串聯式和并聯式的優點，將兩者結合起來，揚長避短，將各自優點發揮到最大程度。

混聯式系統的驅動路線有三條，一條是發動機傳給變速器，傳給主減速器，再傳送給差速器，最后輸入驅動輪；第二條是由發動機傳給液壓泵和高壓儲能器，經二次元件傳給傳動裝置，再傳到離合器、變速器，最后輸入驅動橋；第三條路線是由高壓儲能器經二次元件傳給傳動裝置，再傳到離合器、變速器，最后輸入驅動橋。

混聯式特點有：經濟性高；排放量低；成本高。

輪邊式混合動力驅動系統。發動機不直接參與驅動，就是輪邊式混合動力驅動系統。

輪邊式特點有：價格昂貴；控制系統復雜；車速較低；單個不能滿足要求，需多個并聯。

電動汽車在“新能源”話題備受矚目的今日已經不是個陌生詞語，在目前電動汽車的儲能元件沒有大的突破與發展的實際情況下，制動能量回收裝置可以提高電動汽車的能量利用率，延長電動汽車的行駛里程，制動能量回收是純電動汽車在發展過程中的一個重要課題，還需繼續開拓新技術優化制動能量回收系統。

(作者單位：陜西國防工業職業技術學院）