汽车制动能量回收 文献综述.doc

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1、汽车制动能量回收系统的研究文献综述引言进入21世纪以來，能源和环境对人类生活、社会发展的影响越來越大，节能环保已成为未来工业发展的必然趋势，这也是对未来工业发展与进步的重大考验。其中，交通工具在给人类带来方便的同时，也给环境造成极大负担。随着地球环境的变化，有限的石油资源和日益提高的环保意识促使世界各国制定了一系列严格的法律法规限制尾气排放。为此，交通运输工具的节能减排技术日益突出，车辆的能量回收技术受到充分重视，文献［1］表明,在城市工况下，制动能量占总驱动能量的50%左右。但是日前,制动能量还不能被充分的回收利用，只能任大

2、量的制动动能通过摩擦转变成热能耗散掉，还造成车辆制动系统过早磨损。因此，采用先进的能量回收技术，应用现代车辆设计方法和手段，对汽车的制动能量回收进行深入研究具有十分重要的意义。汽车制动能量至今已被开发利川，如电动车,但还需进一步改进，从再生制动原理、能量转换与存储、控制策略及关键技术等方面对汽车再生制动能量冋收系统进行综述,提出汽车再生制动能量冋收系统垦待解决的问题。1传统汽车制动简介日前车辆制动装置的品种繁多，形式多样，如机械式、液压式、气动式、气）液混合式等，其制动原理基木相同，都是利用制动装置工作时产牛摩擦热的方式来逐渐

3、消耗车辆所具有的动能，以达到车辆减速制动的目的，但存在如下缺点：①制动过程中不能将车辆行驶时所具有的能量（动能）回收，而是将这部分动能通过车轮与路面、制动装置与刹车毂之间的相互摩擦转换成热能的形式损失掉，增加了车辆行驶过程中的功率损失,降低了车辆的功率利用率。②在路况较复朵的情况下，行驶的车辆往往需要长时间的频繁制动或连续较长时间的制动，因而在有关的制动副表面将会产牛大量热量，使制动装置的摩擦副表面温度急剧升高,导致制动装置的制动效果明显减弱，甚至失效，使车辆行驶的安全性大大降低。在这种情况下人们常常釆用往制动装置的摩擦副表面

4、注入冷却水的方法来减少温升。③车辆行驶过程中制动装置的频繁工作加剧了车轮和制动装置中摩擦片的磨损，因而需要经常更换车轮和刹车片，由此增加了车辆的维修保养费用。2汽车再生制动原理再生制动是指汽车在减速或制动过程中，在保证车辆制动性能的条件下，通过与驱动轮(轴)相连的能量转换装置，把汽车的一部分动能或位能转化为其它形式的能量,并储存在能量储存装置中，然后在汽车起步或加速时释放能量，如图1所示，以增加驱动轮(轴)上的驱动力或增加混合动力汽车及电动汽车的续驶里程•既实现了车辆的减速和制动，又有效地降低了整车的燃油消耗和污染物排放，还减

5、少了制动器摩擦片的磨损。更动轮(»)动能电能液压能能It储存再生制动原理框图2.1能量转换装置再生制动技术中，能量转换是第一步车辆制动的过程，其作用是进行制动和驱动转矩的变换，从车辆上吸收动能然后将其转换成其他形式的能量。单从能量转换角度来考虑：(1)制动动能转换成飞轮旋转动能，是直接的机械能向机械能转换，只有中间轴承处较小的摩擦损耗，转换最直接，转换率也较高；(2)制动动能转换成液压能，是不同形式能量间的转换，需要液压泵-马达装置，不可避免的存在摩擦和热的损失，能量转换率降低；(3)制动动能转换为电能，需要经过发电机装置，能

6、量有损耗，能量转化率冃前最高可达30%[2]o其结构简单、操作方便、可靠性高。2.2能量储存装置及其比较2.2.1飞轮储能基本原理:先将汽车在制动或减速时的动能转换为飞轮高速旋转的动能；当汽车再次起动或加速时，再将储存的能量通过传动装置转化为汽车的驱动力，以增加汽车的续驶里程。主要由发动机、高速储能飞轮、增速齿轮、离合器、变速器和驱动桥组成,见图2所不。2.2.2液压储能工作原理：先将汽车在制动或减速过程中的动能转换为液压能，并贮存在液压蓄能器中；当汽车再次起动或加速时，又将蓄能器中的液压能以机械能的形式反作用于汽车，如图3所

7、示。发动机/增速齿轮传动轴-X驱动桥图2飞轮储能再生系统示意图图3液压储能再牛系统示意图2.2.3电化学储能工作原理：先将汽车制动或减速过程中的动能通过发电机转化为电能并储存在储能器中。汽车需要起动或加速时再将储能器中的电能转化为汽车行驶的动能。储能器使用蓄电池或超级电容器，由发电机/电动机执行机构进行转换。系统还包括ECU部分，用來控制蓄电池或超级电容器的充放屯状态，并保证蓄电池剩余电量在规定的范围内，如图4所示。图4电储能再生系统示意图2.2.4各种储能方式的比较储能方式系统结构重量体积储能能鼠损耗能量输出安全性技术瓶颈E

8、轮储能简单人而虫不易久存较少时效性差差超高速E轮液压储能较镇朵重但紧凑可持久储存摩擦和热损耗灵活易控制女f密封性电储能较复杂小而轻储存持久能磺转换损耗迅速易控制好低成本器件图5各种储能方式的比较从图5表可以看出，最具有发展前景的是电储能再生制动系统，它具有结构紧凑、控制灵活准