小组：电动汽车制动能量的回收系统

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1、小组：电动汽车制动能量的回收系统电动汽车制动能量的回收系统1八■>>刖目制动能量回收是指汽牟减速或制动时,将其屮一部分机械能（动能）转化为其他形式的能量，并加以再利用的技术。根据不同的储能方式，制动能量回收主要有液压储能式、飞轮储能式和电储能式等3种类型，电动汽车制动能量回收属于电储能式。基本原理是:通过具有可逆作用的发电机/电动机来实现电能和汽车动能的转化。在汽车制动或减速时,发电机/电动机以发电机形式工作，汽车行驶的动能带动发电机将汽车动能转化为电能并储存在储能器（蓄电池或超级电容器）中；在汽车起动或加速时，发电机/电动机以电动机形式工作，将储存在储能器中的电能转化为机械能给汽车。

2、汽车能量回收系统的主要目的，就是使汽车行驶吋的节能效果最佳，即尽可能多地回收汽车制动前的能量（动能或势能），在汽车起步或加速时，尽可能多地将系统储存的能量释放岀来，使发动机的燃料消耗最小。从而改善汽车的能量利用效率，提高汽车续驶里程。有关研宂表明，如果有效地回收制动能量，电动汽车大约可降低15%的能量消耗，其续驶里程将提高10%〜30%。能量存储装置电化学电池：电化学电池是汽车储能的传统选择，主要包括铅酸电池（Lead一acid）、镍金属电池（Cd—Ni和MH—Ni）、锂电池（Li一ion和Li一polymer）等。铅酸电池可靠性高、原料易得、成本低、适用温度和电流范围大，一直在汽牟储

3、能屮使用最广泛但铅酸电池作为制动能量储能系统，而存在的缺点主要是充电速度慢、循环使用寿命过低等。镍金属电池有Cd—Ni和MH—Ni电池，但由于镉对环境有污染，很多国家限制发展和使用Cd—Ni电池。MH—Ni电池是一种绿色镍金属电池，具有很高的能量存储能力；但它的单元电池额定电压较低，仅为1.2V左右（铅酸电池2V）,这就导致构成相同额定电压的镍金属电池单元数目比铅酸电池要多2/3,增加了电池系统的复杂性，另外，镍金属电池还存在记忆效应和充电发热等方面的问题。锂电池是上世纪末发展起来的高容量可充电电池，能够比MH—Ni电池存储更多的能量：比能量大，循环寿命长，自放电率小，无记忆效应和无环

4、境污染，是当今各国能量存储技术研宄的热点。超级电容：也称双层电容器，是最近几年随着新电极材料的出现而提出的能满足汽车能量和功率实时变化要求的一种能量存储装置。超级电容容量是同等体积下的普通电容器容量的2000—6000倍，放电电流可达几千安培，能量密度高于传统电容器近百倍，瞬时放电功率比蓄电池高10倍以上，充放电效率高，不需要维护和保养，寿命长达10年以上，并且可以保护蓄电池，极有发展前途。飞轮电池：为一种以动能方式存储能量的机械电池。近年来由于高强度碳素纤维和玻璃纤维出现以及电磁悬浮、超导磁悬浮技术、真空技术的发展，使飞轮允许线速度可达500〜1000m/s，单位质量的动能储量大大增

5、加，机械摩擦与风力损耗又极大地降低，从而飞轮储能技术已成为汽车储能的研究热点之一。复合储能系统.•由于单纯一种储能电池往往很难适应汽车储能的要求，特别是对具有再生制动的汽牟能量的充分回收与利用，要考虑到储能系统的比能量、比功率、使用寿命、充电效率、成本等各方面的因素，这时可以采用复合储能的方式，扬长补短，实现能量回收最大化，能量利用的最优化。冃前的复合储能系统大多是采用超级电容与其他动力电池组合应用，国内外许多研宄机构都在对超级电容与其他电源共同工作进行研宄。电动汽车制动过程能量转换汽车以初始车速vO，减速至车速vl过程中，若忽略汽车的传动系统阻力和坡道阻力，其能量转换关系为：式屮,m

6、为汽车质量；Wf为滚动阻力所作的功,Wa为空气阻力所作的功；Wb为制动力所作的功。其中，滚动阻力和空气阻力所消耗的能量无法加以回收利用。制动力一般由机械摩擦制动力和电机再生制动力两部分组成，摩擦制动力做功是将汽车的动能转变为热能，逸散于大气中而无法加以利用，只冇再生制动力所做的功才能被利用。通常汽车制动过程可以分为紧急制动、正常制动、下长坡缓制动等3类。(1)紧急制动。一般汽车紧急制动对应的制动减速度往往大于3m/sA2,某些情况下，甚至能达到8〜7m/SA2。从安全角度考虑，紧急制动时应以机械摩擦制动为主，电机制动也发挥作用,但由于紧急制动过程非常短，因此能够回收的制动能量比较少。另

7、外根据对汽车行驶工况的调査统计结果，紧急制动出现的机会很少。(1)正常制动。该制动过程可分为减速过程与停止过程,其中减速过程对应的制动减速度小于3m/SA2,主要由电机再生制动发挥作用，使汽车减速的同时再生制动能，停止过程主要由摩擦制动完成。因此正常制动能够回收的制动能量较多。该制动过程应以机械为主电刹车同时作用在急刹车时可根据初始速度的不同由车上ABS控制提供相应的机械制动力。(2)下长坡缓制动。汽车长下坡一般发生在盘山公路下缓坡时，在制动力