小組：電動(dòng)汽車制動(dòng)能量的回收系統(tǒng)

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1、小組：電動(dòng)汽車制動(dòng)能量的回收系統(tǒng)電動(dòng)汽車制動(dòng)能量的回收系統(tǒng)1八■>>刖目制動(dòng)能量回收是指汽牟減速或制動(dòng)時(shí),將其屮一部分機(jī)械能（動(dòng)能）轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，并加以再利用的技術(shù)。根據(jù)不同的儲(chǔ)能方式，制動(dòng)能量回收主要有液壓儲(chǔ)能式、飛輪儲(chǔ)能式和電儲(chǔ)能式等3種類型，電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收屬于電儲(chǔ)能式?；驹硎?通過具有可逆作用的發(fā)電機(jī)/電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)電能和汽車動(dòng)能的轉(zhuǎn)化。在汽車制動(dòng)或減速時(shí),發(fā)電機(jī)/電動(dòng)機(jī)以發(fā)電機(jī)形式工作，汽車行駛的動(dòng)能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)將汽車動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能并儲(chǔ)存在儲(chǔ)能器（蓄電池或超級(jí)電容器）中；在汽車起動(dòng)或加速時(shí)，發(fā)電機(jī)/電動(dòng)機(jī)以電動(dòng)機(jī)形式工作，將儲(chǔ)存在儲(chǔ)能器中的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能給汽車。

2、汽車能量回收系統(tǒng)的主要目的，就是使汽車行駛吋的節(jié)能效果最佳，即盡可能多地回收汽車制動(dòng)前的能量（動(dòng)能或勢能），在汽車起步或加速時(shí)，盡可能多地將系統(tǒng)儲(chǔ)存的能量釋放岀來，使發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料消耗最小。從而改善汽車的能量利用效率，提高汽車?yán)m(xù)駛里程。有關(guān)研宂表明，如果有效地回收制動(dòng)能量，電動(dòng)汽車大約可降低15%的能量消耗，其續(xù)駛里程將提高10%?30%。能量存儲(chǔ)裝置電化學(xué)電池：電化學(xué)電池是汽車儲(chǔ)能的傳統(tǒng)選擇，主要包括鉛酸電池（Lead一acid）、鎳金屬電池（Cd—Ni和MH—Ni）、鋰電池（Li一ion和Li一polymer）等。鉛酸電池可靠性高、原料易得、成本低、適用溫度和電流范圍大，一直在汽牟儲(chǔ)

3、能屮使用最廣泛但鉛酸電池作為制動(dòng)能量儲(chǔ)能系統(tǒng)，而存在的缺點(diǎn)主要是充電速度慢、循環(huán)使用壽命過低等。鎳金屬電池有Cd—Ni和MH—Ni電池，但由于鎘對環(huán)境有污染，很多國家限制發(fā)展和使用Cd—Ni電池。MH—Ni電池是一種綠色鎳金屬電池，具有很高的能量存儲(chǔ)能力；但它的單元電池額定電壓較低，僅為1.2V左右（鉛酸電池2V）,這就導(dǎo)致構(gòu)成相同額定電壓的鎳金屬電池單元數(shù)目比鉛酸電池要多2/3,增加了電池系統(tǒng)的復(fù)雜性，另外，鎳金屬電池還存在記憶效應(yīng)和充電發(fā)熱等方面的問題。鋰電池是上世紀(jì)末發(fā)展起來的高容量可充電電池，能夠比MH—Ni電池存儲(chǔ)更多的能量：比能量大，循環(huán)壽命長，自放電率小，無記憶效應(yīng)和無環(huán)

4、境污染，是當(dāng)今各國能量存儲(chǔ)技術(shù)研宄的熱點(diǎn)。超級(jí)電容：也稱雙層電容器，是最近幾年隨著新電極材料的出現(xiàn)而提出的能滿足汽車能量和功率實(shí)時(shí)變化要求的一種能量存儲(chǔ)裝置。超級(jí)電容容量是同等體積下的普通電容器容量的2000—6000倍，放電電流可達(dá)幾千安培，能量密度高于傳統(tǒng)電容器近百倍，瞬時(shí)放電功率比蓄電池高10倍以上，充放電效率高，不需要維護(hù)和保養(yǎng)，壽命長達(dá)10年以上，并且可以保護(hù)蓄電池，極有發(fā)展前途。飛輪電池：為一種以動(dòng)能方式存儲(chǔ)能量的機(jī)械電池。近年來由于高強(qiáng)度碳素纖維和玻璃纖維出現(xiàn)以及電磁懸浮、超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)、真空技術(shù)的發(fā)展，使飛輪允許線速度可達(dá)500?1000m/s，單位質(zhì)量的動(dòng)能儲(chǔ)量大大增

5、加，機(jī)械摩擦與風(fēng)力損耗又極大地降低，從而飛輪儲(chǔ)能技術(shù)已成為汽車儲(chǔ)能的研究熱點(diǎn)之一。復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng).?由于單純一種儲(chǔ)能電池往往很難適應(yīng)汽車儲(chǔ)能的要求，特別是對具有再生制動(dòng)的汽牟能量的充分回收與利用，要考慮到儲(chǔ)能系統(tǒng)的比能量、比功率、使用壽命、充電效率、成本等各方面的因素，這時(shí)可以采用復(fù)合儲(chǔ)能的方式，揚(yáng)長補(bǔ)短，實(shí)現(xiàn)能量回收最大化，能量利用的最優(yōu)化。冃前的復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)大多是采用超級(jí)電容與其他動(dòng)力電池組合應(yīng)用，國內(nèi)外許多研宄機(jī)構(gòu)都在對超級(jí)電容與其他電源共同工作進(jìn)行研宄。電動(dòng)汽車制動(dòng)過程能量轉(zhuǎn)換汽車以初始車速vO，減速至車速vl過程中，若忽略汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)阻力和坡道阻力，其能量轉(zhuǎn)換關(guān)系為：式屮,m

6、為汽車質(zhì)量；Wf為滾動(dòng)阻力所作的功,Wa為空氣阻力所作的功；Wb為制動(dòng)力所作的功。其中，滾動(dòng)阻力和空氣阻力所消耗的能量無法加以回收利用。制動(dòng)力一般由機(jī)械摩擦制動(dòng)力和電機(jī)再生制動(dòng)力兩部分組成，摩擦制動(dòng)力做功是將汽車的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，逸散于大氣中而無法加以利用，只冇再生制動(dòng)力所做的功才能被利用。通常汽車制動(dòng)過程可以分為緊急制動(dòng)、正常制動(dòng)、下長坡緩制動(dòng)等3類。(1)緊急制動(dòng)。一般汽車緊急制動(dòng)對應(yīng)的制動(dòng)減速度往往大于3m/sA2,某些情況下，甚至能達(dá)到8?7m/SA2。從安全角度考慮，緊急制動(dòng)時(shí)應(yīng)以機(jī)械摩擦制動(dòng)為主，電機(jī)制動(dòng)也發(fā)揮作用,但由于緊急制動(dòng)過程非常短，因此能夠回收的制動(dòng)能量比較少。另

7、外根據(jù)對汽車行駛工況的調(diào)査統(tǒng)計(jì)結(jié)果，緊急制動(dòng)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)很少。(1)正常制動(dòng)。該制動(dòng)過程可分為減速過程與停止過程,其中減速過程對應(yīng)的制動(dòng)減速度小于3m/SA2,主要由電機(jī)再生制動(dòng)發(fā)揮作用，使汽車減速的同時(shí)再生制動(dòng)能，停止過程主要由摩擦制動(dòng)完成。因此正常制動(dòng)能夠回收的制動(dòng)能量較多。該制動(dòng)過程應(yīng)以機(jī)械為主電剎車同時(shí)作用在急剎車時(shí)可根據(jù)初始速度的不同由車上ABS控制提供相應(yīng)的機(jī)械制動(dòng)力。(2)下長坡緩制動(dòng)。汽車長下坡一般發(fā)生在盤山公路下緩坡時(shí)，在制動(dòng)力