车辆混合动力及制动能量回收报告.ppt

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1、混合动力及制动能量回收主要内容一、研究背景二、制动能量再生系统的蓄能形式三、液压混合动力系统的传动方式一.背景在“节能环保”呼声高涨的今天，面对金融危机、油价高涨和日益严峻的节能减排压力，大力发展新能源汽车成为世界汽车工业竞争的一个新焦点，各类新能源技术的研发如雨后春笋般涌现。显然，新能源汽车不可能一蹴而就，混合动力汽车则应运而生。液压混合动力技术虽然起步较晚，但液压技术作为一项安全、可靠、节能、环保、价格廉价的成熟技术，运用到城市客车节能减排研究中可谓取长补短，相得益彰。制动状态下的能量回收是提高混合动力汽车（传统的油电混合动力汽车）燃油经济性和延长其行驶

2、里程的一项重要技术，在制动过程中，电动机作为发电机来使用，回收的能量以电能的形式存贮到电池中。制动能量回收技术是目前混合动力汽车制造商广泛采用的一项技术，通过电机的辅助制动，通常情况下可以将制动过程中车辆的部分动能回收到蓄电池，极大的提高了能量利用率。考虑到电机的制动效能以及制动稳定性，当前的混合动力汽车大都采用电、液制动相结合的混合制动方案。二、制动能量再生系统的蓄能形式通常装备公交车用于能量回收的储能单元有三种：飞轮储能器、蓄电池蓄能器和液压蓄能器。下面分别介绍其基本原理并对比分析。飞轮蓄能式混合动力系统超高速飞轮结构示意图飞轮蓄能器又叫超级飞轮，整个装

3、置处于真空状态，由外壳、飞轮、磁性轴承、和安装在飞轮系统底部的能量转换装置构成。能量转换装置由PM无刷电动机转子、定子以及接线端子构成，既能发电又能驱动。末端装备由接线端子控制的具有可逆功能的电动/发电机：蓄能时，端子正接，可逆元件作为发电机对飞轮做功，提高其水平旋转角速度；放能时，端子反接，可逆元件又作为发电机对外做功，消耗电能致使飞轮水平旋转角速度不断降低。飞轮蓄能式混合动力系统原理图制动时，飞轮离合器接通，变速器传来的旋转惯量通过传动齿轮的传递直接作用到高速飞轮上，增大飞轮角加速度—制动能转换为飞轮旋转惯性能。起步或加速时，飞轮离合器接通，飞轮惯性能通

4、过传动齿轮和传动轴作用到驱动轮上从而起到辅助驱动的作用。飞轮式蓄能器体积和装载质量小，能量密度和功率密度反而较大，能量转换无中间变化过程，属纯粹的机械能与机械能之间的转换，效率高。但是飞轮蓄能器应用到混合动力车辆传动系中，也存在技术问题：首先，车辆行驶运行中起伏颠簸，不能保证飞轮一直处于水平旋转，因此产生的陀螺力矩将影响车辆的操纵稳定度；其次，飞轮做匀速圆周运动，向心力正比于飞轮质量和速度的二次方，反比于半径。同时高的能量密度要求飞轮使用密度大、结构强、质量高的复合材料。因此当转速升高时，向心力的增大速度非常惊人。以现有技术还不能很好调节该矛盾，因此限制了飞

5、轮蓄能器在车辆制动能量回收中的应用。飞轮式蓄能器的优缺点蓄电池式混合动力系统蓄电池式混合动力即为通常所说的混合动力，指燃料（汽油，柴油）和电能的混合。蓄电池式混合动力根据驱动形式可分为串联式（SHEV）、并联式（PHEV）以及混联式（Series-ParallelCombinedSchedule）；根据对电池的依赖程度又可分为弱混合动力、中混合动力、强混合动力以及插电式混合动力。并联式油电混合动力系统原理图右图是并联式油电混合动力车的原理图，主要由发动机、发电/电动机、蓄电池、离合器、变速器、转矩耦合器和驱动桥等组成。蓄电池式混合动力系统虽有诸多分类，但原理

6、上与飞轮式相似，能量转换的实现同样离不开可逆元件—发电/电动机。这里采用电池组取代飞轮。蓄电池式混合动力的优缺点从根本上避开了前者陀螺力矩和向心力难以抑制的问题。能量的转换经过发动机—导线—电池组—导线—电动机，然后才通过转矩耦合器传递到驱动轴，能量回收与再利用效率低。系统还须增加大功率交流发动机，体积庞大的电池组，交流直流电转换器，并引入变频技术。可见蓄电池式混合动力虽然基于成熟的电技术，能量控制简单易行，但同样面临了诸多问题的困扰。蓄电池能量密度低、电动机功率密度低的油电混合动力系统与车辆在起步加速或制动时需要快速释放、回收较大功率这一特性相矛盾；蓄电池

7、组制造价格高，自重大，自身电量管理也须消耗相当的能量，因此虽然油电混合动力技术获得普遍青睐，并获得一定成就，但其前景依然不明朗液压蓄能式混合动力系统液压蓄能式混合动力是以液压蓄能器作为储能元件的一种新型混合动力技术，该系统通过二次液压元件—泵/马达实现蓄能器中的液压能与车辆动能之间的转换。车辆制动时，二次元件以“泵”的形式工作，车辆行驶的动能或惯性能带动泵旋转，将液压油压入高压蓄能器中，实现动能到液压能的转化；当车辆起动或加速时，二次元件以“马达”的形式工作，蓄能器释放高压油以驱动马达工作，实现液压能到车辆动能的转化。液压混合动力系统根据液压制动能量再生系统

8、与整车耦合位置不同可分为四种形式：串联式、并联式、混