電動車能量回收解決方案探討

梁建清

摘 要：電能作為現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)能源已被使用的非常廣泛，當(dāng)前的電能主要來自其他形式能量的轉(zhuǎn)換，包括水能（水力發(fā)電）、熱能（火力發(fā)電）、原子能（核電）、風(fēng)能（風(fēng)力發(fā)電）、化學(xué)能（電池）及光能（光電池、太陽能電池）等;但以某種交通工具向前或者向后運(yùn)動時所產(chǎn)生的慣性為基礎(chǔ)的動力源用于發(fā)電的形式目前還沒有出現(xiàn)。電動車因無尾氣污染、噪音低、性能高等特點(diǎn)已成為現(xiàn)代人出行代步重要交通工具，電動車的工作原理是通過車輪轉(zhuǎn)動達(dá)到前進(jìn)的目的。利用電動車行走的慣性和下坡重力勢能的慣性發(fā)電機(jī)（輪轂發(fā)電機(jī)和輪軸發(fā)電機(jī)）發(fā)電進(jìn)行能量回收可以很好地解決電動車的續(xù)航里程問題同時也能起到節(jié)能減排的目的。

關(guān)鍵詞：電動車;慣性;發(fā)電

1 引言

慣性發(fā)電機(jī)包括了電動汽車的輪轂發(fā)電機(jī)和輪軸發(fā)電機(jī)：輪轂發(fā)電機(jī)即為車輪內(nèi)裝發(fā)電機(jī)，它的最大特點(diǎn)就是將車輪的轉(zhuǎn)動帶動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，從而達(dá)到發(fā)電的目的。輪轂發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是在傳統(tǒng)電動汽車現(xiàn)有的續(xù)航里程不變的情況下而增加了一個電力補(bǔ)充來源，車輛可以在不影響蓄電池使用壽命的情況下一邊行駛一邊充電從而達(dá)到延長續(xù)航里程的作用。輪軸發(fā)電機(jī)是由輪轂轉(zhuǎn)動帶動傳動軸連接的輪軸發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，從而達(dá)到發(fā)電的目的。輪軸發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是在傳統(tǒng)電動汽車現(xiàn)有的續(xù)航里程不變的情況下而增加了一個電力補(bǔ)充來源，車輛可以在不影響蓄電池使用壽命的情況下一邊行駛一邊充電從而達(dá)到延長續(xù)航里程的作用。加以輪轂發(fā)電機(jī)和輪軸發(fā)電機(jī)相匹配同時配置在同一輛電動車上時就形成了一輛電動汽車有多個發(fā)電機(jī)組成的電源補(bǔ)充供應(yīng)。

2 利用行走的慣性和下坡進(jìn)行發(fā)電的原理

由于行駛的汽車是一個連續(xù)運(yùn)動的物體，在汽車行駛的過程中道路是有起伏坡度的。

因此我們可以利用車輛向前運(yùn)動慣性的慣性發(fā)電機(jī)（輪轂發(fā)電機(jī)和輪軸發(fā)電機(jī)）將汽車運(yùn)動中的動能轉(zhuǎn)變?yōu)轵?qū)動電機(jī)電能，下坡時汽車的重力勢能轉(zhuǎn)變?yōu)槠噭幽埽噭幽茉俎D(zhuǎn)變?yōu)轵?qū)動電機(jī)的電能，這樣就可以解決掉了一部分無用能量的消耗轉(zhuǎn)化成了驅(qū)動電機(jī)電能，從而達(dá)到一邊行駛一邊發(fā)電的能量回收的目的。

因此慣性發(fā)電機(jī)（輪轂發(fā)電機(jī)和輪軸發(fā)電機(jī)）既是機(jī)械動能轉(zhuǎn)化為電能的裝置同時也是汽車與地球之間在運(yùn)動的過程中的相互作用力的能量轉(zhuǎn)化裝置。

3 能量回收的實(shí)施方案

一般情況下一輛四輪電動車屬于集中式驅(qū)動電機(jī)組成的驅(qū)動系統(tǒng)可以配備兩個到四個輪轂發(fā)電機(jī)，同時還可以配備兩個輪軸發(fā)電機(jī);屬于輪轂式兩輪驅(qū)動電機(jī)組成的驅(qū)動系統(tǒng)可以配備四個輪軸發(fā)電機(jī)，同時還可以配備兩個輪轂發(fā)電機(jī);屬于輪轂式四輪驅(qū)動電機(jī)組成的驅(qū)動系統(tǒng)可以配備四個輪軸發(fā)電機(jī)。慣性發(fā)電機(jī)是在進(jìn)一步提高能量利用率的基礎(chǔ)上，充分提高了車輛整體的能量回收率。

為了使電動汽車具有良好的機(jī)械性能、電驅(qū)動性能及合理的能量分配等，電動汽車的能源管理系統(tǒng)必須對能量系統(tǒng)的工作進(jìn)行有效監(jiān)測和控制，使電動汽車的能量進(jìn)行最佳流動，以實(shí)現(xiàn)最大限度的利用能量循環(huán)轉(zhuǎn)換來提高汽車的經(jīng)濟(jì)性能。

以下是電動汽車能回收系統(tǒng)的解決方案：

（1）屬于集中式前置驅(qū)動電機(jī)，可以配備四個輪轂發(fā)電機(jī)和一個后置輪軸發(fā)電機(jī)。

（2）屬于集中式后置驅(qū)動電機(jī)，可以配備四個輪轂發(fā)電機(jī)和一個前置輪軸發(fā)電機(jī)。

（3）屬于集中式前置驅(qū)動電機(jī)，可以配備四個輪轂發(fā)電機(jī)和兩個后置輪軸發(fā)電機(jī)。

（4）屬于集中式后置驅(qū)動電機(jī)，可以配備四個輪轂發(fā)電機(jī)和兩個前置輪軸發(fā)電機(jī)。

（5）屬于輪轂式驅(qū)動電機(jī)，可以配備兩個前置輪軸發(fā)電機(jī)和兩個后置輪軸發(fā)電機(jī)。

4 進(jìn)行能量回收的可行性分析

新能源汽車采用的是清潔能源，比如：電力、太陽能、氫氣等，而電力是當(dāng)前新能源汽車應(yīng)用最多最廣的動力來源。傳統(tǒng)的兩輪電動車是由一個從動輪（非動力輪）和一個動力輪（裝有電動機(jī)）搭載蓄電池以及車架，車座等裝置，由蓄電池向動力輪上的電動機(jī)提供電能通過電動機(jī)做功帶動車輪轉(zhuǎn)動而達(dá)到前進(jìn)的目的，或者是帶腳踏的人力助動加蓄電池電能提供到電動機(jī)做功而達(dá)到前進(jìn)的目的。傳統(tǒng)三輪或四輪電動車是由一個或多個電動機(jī)通過蓄電池提供的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能做功并帶動傳動裝置及輪胎的轉(zhuǎn)動或者直接在輪胎上裝上電動機(jī)帶動輪胎轉(zhuǎn)動使車輛達(dá)到前進(jìn)的目的。電動汽車是指以車載電源為動力，用電機(jī)驅(qū)動車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車輛，由于對環(huán)境影響相對傳統(tǒng)汽車較小，其前景被廣泛看好，電動汽車的種類：純電動汽車、混合動力汽車、燃料電池汽車，其中純電動汽車由電動機(jī)驅(qū)動的汽車，電動汽車是指以車載電源為動力，用電機(jī)驅(qū)動車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車輛。它使用存儲在電池中的電來發(fā)動，在驅(qū)動汽車時有時使用12或24塊電池，有時則需要更多，其中電源為電動汽車的驅(qū)動電動機(jī)提供電能，電動機(jī)將電源的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，應(yīng)用最廣泛的電源是鉛酸蓄電池，但隨著電動汽車技術(shù)的發(fā)展，電源主要有鈉硫電池、鎳鎘電池、鋰電池、燃料電池等，這些新型電源的應(yīng)用，為電動汽車的發(fā)展開辟了廣闊的前景，隨著國家對環(huán)境問題的越來越重視，大力提倡節(jié)能減排，減少對環(huán)境的污染，汽車行業(yè)也積極響應(yīng)國家的環(huán)保政策，不斷進(jìn)行創(chuàng)新，力爭打造出環(huán)保型汽車，新能源車即將得到空前的發(fā)展，新能源汽車采用的是清潔能源，比如：電力、太陽能、氫氣等，而電力是當(dāng)前新能源汽車應(yīng)用最多最廣的動力來源，然而電動汽車目前存在充電難、充電慢，續(xù)航里程較短的缺點(diǎn)因此大大限制了電動車的發(fā)展進(jìn)程，利用電動車行走的慣性和下坡重力勢能進(jìn)行發(fā)電進(jìn)行能量回收在當(dāng)前社會科技水平技術(shù)階段具有可實(shí)際操作實(shí)施條件，并且也很符合現(xiàn)階段新能源汽車發(fā)展需求。

5 結(jié)語

由于傳統(tǒng)電動車需要電能大多是以依賴于外部電源充電而獲得能源，作為現(xiàn)代及未來交通工具產(chǎn)品，最大程度地提高其能源使用效率，能夠達(dá)到將有限資源充分發(fā)揮利用的目的，有助于建設(shè)節(jié)能型社會。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭金剛，董昊軒.四輪轂電機(jī)驅(qū)動電動汽車動力系統(tǒng)優(yōu)化匹配[J].公路交通科技，2019，36（07）：150-158.