純電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)與制動(dòng)的能量回收控制

濱州學(xué)院電氣工程學(xué)院 賈榮叢

純電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)與制動(dòng)的能量回收控制

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本文通過(guò)對(duì)純電動(dòng)車(chē)的再生制動(dòng)技術(shù)研究，希望能夠提高電動(dòng)車(chē)的性能，把產(chǎn)生的制動(dòng)能量回收利用，增加電動(dòng)車(chē)的續(xù)航能力。建造電動(dòng)車(chē)再生制動(dòng)控制系統(tǒng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，展開(kāi)再生制動(dòng)能量回饋實(shí)驗(yàn)，操縱測(cè)功機(jī)視為慣性和非慣性負(fù)載，模擬電動(dòng)車(chē)的行駛的正常情況，測(cè)試不同情況下的能量回饋情況，及時(shí)收羅整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)獲得的實(shí)驗(yàn)信息結(jié)果進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，在純電動(dòng)汽車(chē)制動(dòng)在正常的工作情況下采用能量再生制動(dòng)技，能夠延長(zhǎng)純電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程。

純電動(dòng)汽車(chē)；再生制動(dòng)；實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；能量回饋

0 引言

現(xiàn)在汽車(chē)產(chǎn)的成長(zhǎng)面對(duì)著環(huán)境污染和能源危機(jī)兩大問(wèn)題。采用電能作為新型能源的純電動(dòng)氣車(chē)，不僅近乎零排放而且具有能源利用效率高優(yōu)點(diǎn)，是目前汽車(chē)產(chǎn)業(yè)研究、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的熱門(mén)。即便種種類型的純電動(dòng)車(chē)隨著社會(huì)進(jìn)步快速發(fā)展，但是電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)也面對(duì)續(xù)駛里程短、對(duì)車(chē)在電池充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、儲(chǔ)能裝配能量存儲(chǔ)不夠等技術(shù)障礙。因此制動(dòng)能量再生技術(shù)對(duì)提升純電動(dòng)車(chē)能量回收利用率、增加純電動(dòng)車(chē)的續(xù)駛里程在電動(dòng)車(chē)上的應(yīng)用有著重大意義。

1 純電動(dòng)汽車(chē)再生制動(dòng)的原理

純電動(dòng)車(chē)在運(yùn)行時(shí)，駕駛員給出減速制的動(dòng)號(hào)令到電動(dòng)車(chē)的控制器，這時(shí)純電動(dòng)車(chē)處于再生制動(dòng)狀態(tài)下，這時(shí)汽車(chē)的電機(jī)處于發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài)，把生產(chǎn)的能量傳送到儲(chǔ)能裝配，同時(shí)產(chǎn)生的反向電樞電流會(huì)導(dǎo)致反向的轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)，在加上摩擦力降低汽車(chē)的行駛速度。

純電動(dòng)車(chē)工作在再生制動(dòng)狀態(tài)下的電路如圖1所示。

圖1 再生制動(dòng)原理圖

圖中Ra是電樞電阻，ubat是電池電壓；Rb是制動(dòng)的限流電阻，Rc是等效電阻在能量回饋電路中；I2是電機(jī)感應(yīng)電流，I1是制動(dòng)電流；E是感應(yīng)電勢(shì)，L是電機(jī)電樞的電感。

純電動(dòng)車(chē)工作在行駛過(guò)程中，能量的流動(dòng)方向是從儲(chǔ)能裝配給電動(dòng)機(jī)輸送電再到汽車(chē)的車(chē)輪，從而使純電動(dòng)車(chē)運(yùn)行，如圖2所示。電動(dòng)車(chē)總的制動(dòng)能量的確定。

純電動(dòng)車(chē)處于再生制動(dòng)的情況下，能量流動(dòng)方向?yàn)橄冉?jīng)過(guò)車(chē)輪在到電機(jī)，然后給儲(chǔ)能裝配進(jìn)行充電，完成能量的回收。

圖2 能量傳送方向

2 純電動(dòng)車(chē)再生制動(dòng)的策略

再生制動(dòng)的控制計(jì)策就是由控制系統(tǒng)構(gòu)成，與機(jī)械摩擦的制動(dòng)系統(tǒng)一起參與電動(dòng)車(chē)制動(dòng)，所以，它可以分為串聯(lián)制動(dòng)控制策略和并聯(lián)制動(dòng)控制策略。本文采用并聯(lián)制動(dòng)控制方法。

2.1 硬件結(jié)構(gòu)

純電動(dòng)車(chē)的再生制動(dòng)控制再生制動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件圖，如圖3所示。它包括了復(fù)合儲(chǔ)能裝配，直流電動(dòng)機(jī)控制單位(驅(qū)動(dòng)控制、能量回饋控制)，試驗(yàn)負(fù)載裝置。

圖3 控制系統(tǒng)的硬件整體圖

2.2 軟件控制

系統(tǒng)正常運(yùn)行后，對(duì)四大部分執(zhí)行初始化，隨后根據(jù)換相邏輯順序使電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)起來(lái)，從加速踏板和電流上進(jìn)行信息采集，算出旋轉(zhuǎn)速度和電流值，同時(shí)也要查看系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題沒(méi)，如果出現(xiàn)問(wèn)題給以保障，最后判斷人做出減速轉(zhuǎn)動(dòng)的信息，如果指號(hào)令傳送到制動(dòng)的中斷子程序，如果不是則返回到主程序，開(kāi)始循環(huán)模式。流程圖如圖4所示。

圖4 主程序流程圖

3 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，在非慣性負(fù)載情況下電動(dòng)車(chē)減速制動(dòng)沒(méi)有很多反向電流產(chǎn)生，當(dāng)快速制動(dòng)時(shí)的車(chē)度很快，使電動(dòng)車(chē)具有很大能量，反向的電流高，可出現(xiàn)時(shí)段不長(zhǎng)。然則慣性負(fù)載情況下的下坡路測(cè)試中，就有明顯區(qū)別。電動(dòng)車(chē)才一樣行駛初速率下，坡道越陡其反向的電流就越大。其產(chǎn)生的回饋電流持續(xù)時(shí)間也更長(zhǎng)。更為明顯。也等于說(shuō)在純電車(chē)駕駛途中，當(dāng)純電動(dòng)汽車(chē)初下坡路段，先使用本設(shè)計(jì)的制動(dòng)，配合使機(jī)械摩擦制動(dòng)力，促進(jìn)能量返回成果。

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濱州學(xué)院“雙服務(wù)”項(xiàng)目：純電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)與制動(dòng)能量回收控制研究（項(xiàng)目編號(hào)：BZXYHZ20161007），濱州學(xué)院科研基金項(xiàng)目（BZXYG1520）。