浅谈比克汽车制动能量回收技术
2015-12-15 11:43:31
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众所周知,动力电池储存能量的多少是决定电动汽车续航里程的重要因素。研究表明,在城市行驶工况下,大约有50%甚至更多的驱动能量在制动过程中损失掉,郊区工况也有至少20%的驱动能量在制动过程损失掉。因此,制动能量回收是提高汽车能量利用效率的有效措施,对汽车的节能和环保有着不可替代的作用。在这种背景下,隶属于深圳市比克电池有限公司的郑州比克新能源汽车有限公司 (以下简称“比克汽车”)尤为注重制动能量回收技术的应用。
电动汽车制动能量回收是指在汽车减速制动时,将一部分机械能转化成其他形式的能量,存储在储能装置中,并加以再利用。根据储能方式的不同,制动能量回收主要有三种储能形式,即液压储能式、飞轮储能式和电储能式。比克汽车制动能量回收储能装置使用的是电储能式。基本原理为:通过具有可逆作用的发电机/电动机来实现汽车机械能与电能之间的相互转换。在汽车制动减速时,电机以发电机的形式工作,汽车惯性所产生的动能在发电机的作用下转化为电能储存在储能元件动力电池中;在汽车驱动运行时,电机以电动机的形式工作,将储存在储能元件中的电能通过电动机转化为汽车的动能,从而提高电动汽车的能量利用率,增加续航里程。
汽车在制动过程中受到滚动阻力、空气阻力和制动力。其中滚动阻力空气阻力所消耗的能量无法控制和回收利用,制动力由机械摩擦制动力和电机制动力两部分共同组成,机械摩擦制动力做功是将汽车的动能转换成热能,逸散到大气中而无法加以利用,只有再生制动力所做的功才能被回收再利用。因此为了提高电动汽车的能量利用率,在制动过程中应尽可能多的使电机再生制动力发挥作用,最大限度地回收所有除空气阻力和滚动阻力以外的制动能量。
比克汽车的制动能量回收系统的实现主要考虑到以下几方面因素:
汽车在制动时,汽车的动能只能沿着驱动轮传递给电机,制动能量从驱动车轮沿着与之相连的半桥、驱动轴、变速器等传动机构传到电机,电机把动能转化为电能,存储到储能元件实现回收,而从动轮上的制动力只能由摩擦制动实现。
比克汽车注重汽车制动过程的安全性要求,符合驾驶员的刹车习惯。制动过程中,对车辆制动安全性的要求是第一位的。比克汽车通过试验找到机械制动与电制动的最佳结合点,在确保制动安全性的前提下,最大限度的回收制动能量。
比克汽车设计时充分考虑驾驶人和乘客的舒适性,对于传统的摩擦制动系统,制动踏板开度角的大小与制动力矩成正比。则在具有能量回收系统的电动汽车的制动过程中,驾驶人对制动踏板的感觉应尽可能与传统的制动过程相近。
一定转速下,电机制动所能提供的制动阻力矩与电机的发电功率以及电机效率有关,由于电机发电能力的限制,制动产生的最大制动扭矩不可能超过当时转速和功率下的电机发电能力。当制动强大时,电机再生制定所能提供的制动力往往不能满足制动要求。电动汽车在高速行驶时,电机是在恒定功率状态下运行的,电机的转速越高,制动力矩越小,能量回收能力也就越低。电动汽车在中、低速运行时,制动能量回收的力矩通常保持在负荷状态。电机功率随转速的降低而减小,能量的回收能力也随着车速的降低而减小。当车速比较低时,会因电机上的反电势过低而导致再生制动功能丧失。
确保动力电池组在制动过程中充放电的安全性,防止过充。电动汽车通常用的动力电池为镍氢电池、锂电池和铅酸电池,比克汽车B823车型用的是深圳比克电池的18650锂电池。制动能量回收时,尽量避免了充电电流过大而损坏动力电池,有效限制制动过程中的最大充电电流。
在实际应用中,由于制动能量回收的充电时间通常较短,所以设计时主要考虑了最大充电电流。制动时的充电电流与动力电池的核电状态(SOC)有关。考虑到制动时动力电池的SOC值很高,为保护动力电池,延长使用寿命,不进行制动能力回收。制动能量回收系统受动力电池温度的限制,回收时设置电池温度低于允许工作温度。制动能量回收受动力电池充电功率的限制,回收功率不超过当时的最大允许充电功率。
制动能量回收受地面附着力的限制,比克汽车通过合理分配前后制动力,保证汽车的制动稳定性和安全性。
电动汽车的制动能量回收控制方式是一个复杂的过程,制动踏板提供制动信号,信号传递到整车电控单元,整车电控单元根据车辆运行状况及其他电控单元的状态,决定是否进行制动能量回收,并分配制动能量回收时辅助制动力矩的大小。比克汽车将会继续深入研究电动汽车制动能量回收技术,将电池能量利用率提升至最大化,最大限度满足用户的需求。
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关于郑州比克新能源汽车有限公司
郑州比克新能源汽车有限公司(以下简称“比克汽车”),于2013年12月18日正式在中国郑州宣布成立。比克汽车由深圳市比克电池有限公司投资兴建。深圳市比克电池有限公司,下辖郑州比克电池有限公司、郑州比克新能源汽车有限公司。比克汽车与郑州比克电池有限公司毗邻。比克汽车是一家以电动汽车动力系统集成技术为核心的新能源汽车研发、制造及销售的整车生产企业,全面掌握电动汽车的电池、电机及电控技术、整车控制三大核心技术。应用全球领先的轻量化车身技术及其制造工艺、高效制动能量回收系统、安全节能电动空调系统等产品及技术,用心打造符合中国及国际市场的电动汽车产品。