ＨＥＢＥＩＮＯＮＧＪ 摘要：由于电动汽车的动力性和续航里程远不及传统汽车，如何提高电动汽车的动力性和续航里程成了电动 汽车发展道路上亟待解决的问题。汽车减速制动时产生的惯性能量通过传动系统使电动机在发电状态下工作，并将 产生的电能储存到动力电池中，通过这种制动能量回收的方法来实现提升电动汽车的动力性和延长电动汽车续航里 程的目的。 关键词：电动汽车；再生制动；能量回收 电动汽车制动能量回收系统的设计与重要技术 德州学院 １电动汽车的溉念 陈琪高兴超 是互相平衡的，即： Ｆｔ＝Ｆｗ＋Ｆｉ＋ ＋ ｍ 纯电动汽车是以车载动力电池为能源系统，由电动机驱动 的汽车，它和传统汽车的主要区别在于驱动电机、调速控制器、 动力电池、车载充电器四大部件。一般有混合动力汽车、纯电动 汽车和燃料电池汽车。纯电动汽车驱动电机的功率和性能决定 了电动汽车时速和启动速度的快慢，而动力电池的容量则决定 了电动汽车能够跑多远，也就是其续航里程的长短。所以为了延 ＋ｕ Ｇ｛ｃ０ｓ （公式６） 为坡度角， 为摩擦系数；Ｃ 为风阻系数；Ａ为迎风面 积；Ｕ 为车速；６为旋转质换算系数量；ｉｎ为车辆质量。 考虑理想情况，汽车在平坦道路上制动时，没有坡度和加速 这两方面阻力的作用，且可不计较小的滚动阻力矩和空气阻力。 故此时汽车只存在摩擦制动力，如图１所示 长续航里程，我们将减少能量损失，将部分能量回收达到能量循 环使用的目的。 ２电动汽车的工作原理 和传统汽车相比，电动汽车去除了内燃机，取而代之的是电 池组，电池组供电给电动机，电动机带动传动系统，从而驱使车 辆行驶， 蓄电池——电流——电力调节器——电动机——动力传动 系统——驱动汽车行驶 ３能量回收系统 ． 图１ 当汽车前后轮同时抱死时，地面附着力得到充分利用，此时 制动效率最高，制动距离最短，并有良好的稳定性，汽车前轮制 动力ｎ和后轮制动力ｎ分别等于最大地面制动力。 纯电动汽车制动能量回收系统主要由整车控制器、储能系 统（电池组）、ＤＣ／ＤＣ变换器、逆变器、直流电机、液压系统以及传 动装置等几部分组成。整车控制器控制能量管理系统和电机控 制单元，其中电池和ＤＣ／ＤＣ变换器属于能量管理系统，逆变器和 电机属于电机控制单元控制，电池为整个系统提供能量并回收 能量，整车控制器通过控制ＤＣ／ＤＣ变换器和逆变器来控制电机 Ｔ作于电动与发电模式，实现汽车的正常行驶与制动。制动能量 制动能量回收系统是一种能够将汽车制动时所产生的制动 热能转换成电能，并可以将转化后的电能储存到车载电池组中， 在使用的时候能迅速将其释放的系统。有了这套系统，电动汽车 里程将得到明显改善，研究表明，在城市道路条件下，有约５０％ 以上的驱动能量在制动过程中损失，即使是在郊 道路条件下 驱动能量也有至少２０％存制动过程中消耗掉。 ｒ＿ 缘 一般情况下，汽车在行驶过程中将受到空气、坡度、加速以 及地面滚动等几种阻力的共同作用，其中坡度阻力用于爬坡行 回收路径与动力传输的路径是反方向的。 驶情况，加速阻力用于加速行驶情况．这几种力的计算公式分别 为： 网－网・网・ ｉ 百 ・网 空气阻力Ｆｗ为：Ｆｗ：。ｃ 坡度阻力Ｆｉ为：Ｆｉ＝Ｇ＊ｓｉｎ Ｏｔ 加速阻力Ｆｊ为：Ｆｉ＝８ ｍ ｎｔ （公式１） （公式２） （公式３） 摩擦制动和再生制动这两个系统共同组成了电动汽车的制 动系统，．该系统能够利用电动 摹ｊ减速箭【动时产 生． 热 ｌ并将 其转化成电能为电池组充电，方法就是该系统通过驱动电动机 的控制电路使电动机在发电状态下运行，从而得到制动力再生 利用。当汽车减速制动时，通过控制系统，将驱动发电机变为发 电机工作，在车辆减速的同时带动发电机发电，将产生的电能回 滚动阻力Ｆｆ为：Ｆｆ－ ＊Ｇ＇ｃｏｓ Ｏ／． （公式４） 因此汽车在行驶中的总阻力为：∑Ｆ＝Ｆｗ＋Ｆｉ＋Ｆｊ＋Ｆｆ （公式５） 收到蓄电池储存起来。通常有前轮驱动制动能量回收系统和全 轮驱动制动能量回收系统两种制动回收系统。 ｊ ３｜ （－｝０ 动 川动能 ｔ口ｊ 乏 同时由牛顿定律可知，在行驶中汽车的驱动力Ｆｔ和总阻力 制动能量回收只发生在前轮，前轮制动系统的（下转５３页） ２０１６年第１１期 。衣批 ５１ ＨＥ ！ Ｑ 鱼 Ｉ Ｉ－ｚ￣．１． １２ ｌＧ ——所牵引的扮乍满载时的总重量，Ｎ； 传动件， 时作为主减速｛嚣｝、 速器以及、Ｉ｜轴的外先 、分段式桥 （ 一所驾驶汽车装载时的总重量，Ｎ； ‘ ——平均的爬坡能力系数； 一壳一般分为两部分，每部分由一个主减速器壳乖Ｉｌ两个半轴套管 以及凸缘盘组成，半轴套管与壳体用螺栓联接 ３ ４半轴的结构设计 性能系数； 道路的滚动ｆ５』【力系数； 本设计采』ｔＪ半浮式半轴 半浮式半轴承受的载荷复杂，ｆｆｌ它质 量小、结构简单、 寸紧凑、造价低。半浮武半轴 低速载货汽年 中得剑了广泛心用。 ４结论 忙 ； ］ ，￣０ １９５，（Ｇ，＋Ｇｒ）≥１６时取 ；０， １一 本设汁涵盖＿ｒ 动桥零部件（差速 、主减速 、桥壳和半 Ｔ ＝ １Ｉ Ｊ｛’Ｔ１ｌ』ｊ ｎ ６ ／Ｘ Ｘ ＿＿×（０． ＋０．０６＋０） 轴）的设计平¨选川，计算选择了差速器和主减速器部件的婵想参 ０．ｎ ＩＪ． ｌ 数，为推动低速货４ｉ经济的发腱奠定了一定的理论基础 参考文献： ［１】史文库，姚为民汽车构造（下册）『Ｍ】北京：人民交通出版 社，２０Ｉ５． ＝２２（Ｎ・Ｉｎ） ３．３驱动侨志 曲设计 本设计选用分段 桥先 驱动桥壳支承并保护主减速器、差 速器平¨半轴等，使驱动乍轮的轴向相对位置周定 、汽车行驶时， 将路面反作用力和力矩经悬架传给车架。桥壳既是承载件也是 【２１Ｙ－￣予．汽车设计【Ｍ】．北京：机械工业出版社，２（｝０５． 【３１张洪欣．汽车底盘设计［ＭＩ北京：机械工业出版社，１９９８ （上接５１页）制动力 和冉乍制动系统的制动力矩与制动系统 的悻擦制动力矩有火，发生冉，上制动的时候，再 Ｊ孺４动产ｑ｜的能 要更多的ｆｌ｝ 卜制动力参与制动，但前、后制动力分配也就越来越 偏离理想的制动力分配。所以制动力的分 就会受剑很多限制， 不仅要使制动效能得到保汪，还要尽可能多的 收能量一 理论ｊ 说汽车的制动完全 再乍制动力进行．就可以实脱 制动能量 人程度的【ｌ１Ｉ收．．但是电动机的发电能力和动 电池 齄会通过冉生制动控制模块【ｎｌ收并将其储存到电池组中，电动 汽乍上的防抱死系统攻其控制阀会产牛最大制动力，电动机通 过传动系统接受汽１ 行驶时产＂ＪｚｔＪ４Ｊ惯性能量，电动机以发电方 式运转 电机转子轴Ｉ 的动能做转换为电能，电能通过逆变器Ｉ 的反阳二极管被转移刮血流侧，实现能量的再生￣ｔｌ，ｒＪ用 同时， 的充电能力郁址有限的 此．可回收制动功率就会受剑诸多限 制，比如电动机的发电功牢和动力电池的允电功率等，也就相 于再生制动力的最大值受到＿ｒ限制 由于ｆ｛｝生制动力只能施加住前轴，所以 阿 制动力较大 动轮也会受到电机的制动力矩的作用，产生制动力 ４制动能奄回收托圳衰略 制动过程中，镪驶员的制动意 与所希望达剑的制动效果 被制动控制ＥＣ［ｉ通过柃测传感信号识别出来，４三速、蓉电池荷 电状态（ＳＯＣ）等信息通过整车控制器ＶＭＳ传递到制动控制Ｅ— ＣＵ；阿ｑ－．Ｎ动控制策略根据【］ 的电动机、动力电池和车辆状态 时很容易导敛前、后制动力的大小超过ＥＣＥ法规 、［太Ｉ此，必须绽 川ＥＣＥ法规约求制动 分配，以保证 汽车制动时还具仃良好 的方向稳定性和足够的制动效能。 ４总结 等信，ｎｊ ｌ－算出最优的｝耳生制动力和摩擦制动力，并Ｈ依据分配 得到的摩擦制动力控制液Ｊ 控制单元，电动机控制器（ＭＣＵ）会收 剑通过分配得到的｛ｌｆ 制动力的传输信号，如图２所示。 通常情况卜，当动力电池充电效率为ｌ（）０％时，电动机效率 和制动回馈的效率足５０％，以乍辆总消耗能糙的５０％用丁获得 车辆动能为设定条件，基于能量守恒而解析汁算得到：采，｝ｊ再生 制动能量ＩＩ１１收．ｆｔＪＩ提高车辆续航里程３３％ 以电动汽乍为研究对 象，蓄电池为能量回收系统的装置，制动能 同收足提高能量利 ．１．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．＿＿Ｊ 厂 【．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．． ］ ．．． ． ．． 用率的有效措施，对汽车的节能环保有符吐要作川、如果将制动 产生的能城转化为电能储存起来或者冉次川ｔ于制动．这相 于 提高了蓄电池的容量，这样做电动汽车的续航里程便会得到很 厂 再生 制动力控制 ｒ—————————‘ ‘。。。 ‘。‘。‘。。。。’—’ 一 －大的提升． Ｉ 电动机控制器 ｌ ｌ ． ． ．． ． ． ．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 参考文献： ｆ１】陈赞纯电动汽车制动能量回收控制Ｕｌｌ重庆：重庆科技大 学，２（）１５ ｆ２１余志生．汽车理论『Ｍｌｌ机械工业出版社，２ＯＯ９． Ｉ３］佚名详解电动汽车制动能量回收系统…汽车维护与修 图２ ０ ０—０ ■ 壁２【】１４ ０２Ｉ 从制动能量同收ｆｆ】度来看，要想同收更多的制动能量就需 ２０１６年第１１期 盔帕 ５３