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电动汽车制动能量回收策略研究

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  【摘 要】随着科学技术的不断进步和经济的飞速发展,世界的交通运输行业变得越来越发达进步,而随着交通不断变得拥堵,汽车数量的飞速增加,各种关于环境保护和能源节约的问题接踵而来。为了避免汽车排放的大量废气对人们的生活环境造成不利的影响,同时节约地球上日益减少的宝贵资源,电动汽车应运而生。通过适用电动车制动能量回收,可以在同等耗能的条件下延长电动车的工作时间,保证能源的更高效利用。本文针对电动车的制动能量回收策略进行探讨和研究。
  【关键词】电动汽车;制动能量回收;控制策略
  0.引言
  随着科技的发展和社会的进步,人们对更高效,更快速的生活的追求,汽车行业的不断发展满足了这一切。但是随着汽车行业突飞猛进的发展,汽车数量的不断增加,面临的问题也逐渐显现出来。汽车的尾气对空气有很强烈的污染,会严重影响人们的生活;汽车产生的噪音也是城市的重要污染源;另外,给汽车提供动力源需要燃烧大量的化石燃料,这样大量的消耗使地球上的资源变得更加紧张。汽车在给人们带来便利的同时,也带来了很多烦恼。科学家们针对这些问题提出了电动汽车的概念,有效解决了上述问题,是一种新型,绿色,高效的电动交通工具。但是电动汽车经常出现电力不足的情况,经过研究,如果能将电动汽车的制动能量回收,可以延长电动汽车10%-30%的行驶距离。这将给电动汽车的发展带来巨大的优势。
  时代在发展,科技在进步。代表新一代先进绿色交通工具的电动汽车将逐步走上时代的舞台,而一旦实现电动汽车的制动能量回收,电动汽车的市场前景和应用领域将更加广阔。
  1.电动汽车面临的问题
  电动汽车在节约能源和降低污染方面都达到了普通汽车不能比拟的程度,但是对于这种新兴的交通工具,其自身也面临着一些问题亟待解决,这样才能更好的适应当今社会激烈的市场竞争。
  1.1行驶里程较短
  就目前的研究来看,纯电动汽车的最多行驶里程大概在300km左右,但是这只是纯粹的实验性数据,并没有在现实的交通环境中进行实际测量和考察,所以到底能否达到这个数字还很难说。另外,在实际的城市,尤其是北京,上海等一线大城市,交通繁忙加之道路状况较差,电动汽车在行驶过程中会因为制动等问题耗费很多能量,行驶里程大大缩短,所以这个问题严重限制了电动汽车在城市中的推广。
  1.2车载能源寿命较短
  电动汽车的车载能源的工作条件较为苛刻,而很多情况下,汽车自身的条件很难达到规定的标准,所以一般来说电动汽车的车载能源寿命都比较短,更换较为频繁。目前针对低需求,长寿命的车载能源和储能设备的研究正在进行中,尚未出现完美的解决办法。
  1.3纯电动汽车造价过高
  由于要采用完全不同的能源为汽车提供驱动力,所以供能装置的设计和制造方面,纯电动汽车与传统的汽车完全不同,而且为了保证足够的行驶距离,还要增加各种储能装置和能量转化装置,经调查显示,目前一台纯电动汽车的造价大约是一辆同性能传统汽车的10倍左右,很难大范围的进行推广使用。另外,针对电动汽车的维护问题也面临着较大的困难,由于是全新的技术,懂得电动汽车维修和护理技术的技术人员很少,所以也为纯电动汽车的使用和推广带来了一定的麻烦。
  2.电动汽车制动能量回收策略分析
  2.1制动能量回收的基本原理
  制动能量回收是指将汽车制动过程中的机械能的一部分转化为其他形式的能量储存在储能装置当中,并再工作中加以利用。电动汽车的制动能量回收目前的基本方法是使用具有可逆作用的发电机/电动机来完成制动能量的回收。在汽车行驶过程当中,电机以电动机的形式工作,将电能转化为机械能,提供汽车行驶前进的动力能源;而在汽车制动过程当中,电机则以发电机的形式工作,将机械能转化为电能,储存在作为储能装置的蓄电池中,作为行驶过程中的能源来使用,延长电动汽车的工作时间。汽车在制动过程中受到滚动阻力,空气阻力和制动力的影响,其中滚动阻力和空气阻力无法利用,因此只有制动力中的非摩擦制动力可以加以转化储存,但是这一部分能量足以供给电动汽车继续行驶一定的历程。
  2.2电动汽车制动能量回收应满足的条件
  电动汽车制动能量回收系统的目的是为了尽可能多的回收汽车的制动能量,并转化为可利用的能量延长行驶距离。但是在收集能量的同时,更应该注意的是电动汽车自身的行驶安全和驾驶人的舒适性,所以电动汽车制动能量回收过程中应当注意以下几种问题:
  2.2.1刹车的安全性和可靠性
  虽然目的是回收制动能量,提供延长行驶距离的能量,但是千万不能忘记最重要的是保证汽车刹车的可靠性和安全性。在设计电动汽车制动能量回收系统的时候,应当将刹车的稳定性设定为首要条件,找到电动汽车电制动和机械制动之间的最佳结合点,在保证安全的前提下再尽可能多的回收能量。
  2.2.2应考虑电机的工作特性
  在研究电动汽车回收制动能量系统的时候,应当考虑到不同电机的不同工作特性进行配比研制,在汽车处于低速工作状态中时,电机的转速降低,同时电机的功率也随之减小,所以回收能量的能力也变小,这些都是应当考虑的问题。
  2.2.3确保电池在充电过程中的安全
  目前汽车所使用的电池一般为铅酸电池,锂电池和镍氢电池几种,应当深入调查各种不同的电池的充放电特性,避免充入电流过大或者充电时间过长等问题。应当根据电池的荷电状态考虑充电的最大电流,并考虑最大充电时间。
  3.展望
  随着科学技术的不断发展进步和能源危机的逐步逼近,电动汽车的应用将成为全世界交通运输行业的主流选择,成为今后的重要交通工具。而针对改善电动汽车行驶距离较短而开发研究的电动汽车制动能量回收技术也将广泛受到关注,从而得到广泛的应用和推广,并为环境保护和节能减排做出贡献。 [科]
  【参考文献】
  [1]陈世全,朱家琏,田光宇.先进电动汽车技术[J].2007.
  [2]江王林,王瑞敏.电动汽车制动过程受力分析及制动能量回收策略研究[J].2012.
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