吳池源

摘 要 汽車制動(dòng)環(huán)節(jié)的動(dòng)能能夠進(jìn)行回收，在起步過(guò)程中借助于對(duì)能量的回收進(jìn)行起步，或者是在加速階段對(duì)其進(jìn)行再利用。比如純電動(dòng)汽車便是對(duì)電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)進(jìn)行能量回收，但是通過(guò)該方法進(jìn)行能量回收同樣存在很大的不足，即自動(dòng)能量回收與釋放具有較低的效率和穩(wěn)定性。而電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)能量也能夠借助于一定手段加以回收。在文章中，對(duì)于當(dāng)前所應(yīng)用的制動(dòng)能量回收方式作出了分析，并在此基礎(chǔ)上提出其存在的問(wèn)題。另外，還將汽車制動(dòng)為例，總結(jié)了能量動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換為電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)能量回收的方案。經(jīng)由實(shí)證分析證實(shí)其制動(dòng)符合有關(guān)安全準(zhǔn)則。

關(guān)鍵詞 制動(dòng)系統(tǒng);電子機(jī)械制動(dòng);制動(dòng)能量回收

對(duì)電動(dòng)汽車而言，其所擁有的制動(dòng)能量首先需要在蓄電池當(dāng)中加以存儲(chǔ)，隨后才能在后續(xù)的啟動(dòng)階段完成能量的釋放，但是由于整個(gè)過(guò)程中具有較長(zhǎng)的傳輸路徑，能量利用率低，再加上現(xiàn)階段的蓄電池?zé)o法快速完成存儲(chǔ)制動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的電能，所以達(dá)到的效果并不理想。下文中闡述的回收方式并非是大規(guī)模存儲(chǔ)，回收環(huán)節(jié)速度較快，促使能量回收功率得到顯著提升。

1 傳統(tǒng)能量回收方式

在制動(dòng)時(shí)制動(dòng)系統(tǒng)帶飛輪加速運(yùn)轉(zhuǎn)將車輛自身動(dòng)能轉(zhuǎn)換成飛輪旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，后加速進(jìn)行能量的釋放。存在的缺陷是技術(shù)難度過(guò)高、節(jié)油效果不理想[1]。蓄電池多被應(yīng)用在電動(dòng)或是混合動(dòng)力汽車中，借助于可逆作用電機(jī)/電動(dòng)機(jī)完成動(dòng)能與電能之間的轉(zhuǎn)換。在環(huán)保意識(shí)不斷提升下，此種轉(zhuǎn)換方式顯然不符合環(huán)保理念，為此存在著一定的推廣難度。

2 EMB與能量回收綜合分析

當(dāng)前被應(yīng)用的集中能量回收裝置均存在一定限制，存在的共性表現(xiàn)在，能量回收與制動(dòng)過(guò)程彼此獨(dú)立。EMB系統(tǒng)屬于純電子制動(dòng)系統(tǒng)，工作動(dòng)能源自于電能。獨(dú)立EMB系統(tǒng)可結(jié)合駕駛員制動(dòng)意圖與車輛的制動(dòng)情況核算所需制動(dòng)力矩，從而有針對(duì)性的盡心制動(dòng)鉗調(diào)節(jié)。

2.1 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

基于制動(dòng)能量回收多建立在電能基礎(chǔ)上這一規(guī)律考量，將EMB系統(tǒng)與能量回收結(jié)合。汽車在制動(dòng)環(huán)節(jié)中會(huì)基于發(fā)電機(jī)將動(dòng)能在短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，且并不將電能輸送到蓄電池中，而是輸送到EMB制動(dòng)執(zhí)行電機(jī)中。在此種結(jié)構(gòu)中，發(fā)電機(jī)與車輪做連接，制動(dòng)環(huán)節(jié)中發(fā)電機(jī)的動(dòng)力源自于車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，電能會(huì)直接輸送到執(zhí)行電機(jī)中，對(duì)制動(dòng)行為進(jìn)行干預(yù)。為保障EMB執(zhí)行電機(jī)的儲(chǔ)電量充足，還與蓄電池之間建立了連接，若出現(xiàn)異常情況則可借由蓄電池進(jìn)行能量的補(bǔ)充。基于發(fā)電機(jī)輸出狀態(tài)能夠客觀的顯示出車輪運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，為此，可結(jié)合回收電流或是電壓轉(zhuǎn)變來(lái)評(píng)估運(yùn)行的狀態(tài)，極大的簡(jiǎn)化了系統(tǒng)運(yùn)行流程。此種方式的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在，能量流動(dòng)路徑被縮短，提升能源的利用率。

2.2 效率與功率分析

如圖1所示為傳統(tǒng)車輛能力進(jìn)行回收的流程示意圖。蓄電池做能量回收功率較小，超級(jí)電容回收功率較大，但問(wèn)題時(shí)較難大規(guī)模的進(jìn)行能量存儲(chǔ)。蓄電池經(jīng)由改良內(nèi)部結(jié)構(gòu)能夠大規(guī)模進(jìn)行能量存儲(chǔ)，但問(wèn)題時(shí)充放電功率無(wú)法確保運(yùn)行實(shí)際的需求。EMB制動(dòng)系統(tǒng)能量源自于制動(dòng)期間的發(fā)電機(jī)，現(xiàn)階段發(fā)電機(jī)效率能夠達(dá)到90%左右，ECU需要的能量源自于外部恒定電源，可將其理解為不需要消耗能量，系統(tǒng)能耗為EMB電機(jī)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械性能量損耗。為此，制動(dòng)期間效率理論能夠超過(guò)70%，其他能量將會(huì)被存儲(chǔ)于蓄電池當(dāng)中，隨后會(huì)被再次的利用，從理論角度來(lái)說(shuō)，此種方式效率相比于蓄電池直接回收具有更高的效率。EMB執(zhí)行電機(jī)制動(dòng)期間處在完全耗能狀態(tài)，發(fā)電機(jī)輸出電能分配到電動(dòng)機(jī)上，能夠短時(shí)間內(nèi)向機(jī)械能進(jìn)行轉(zhuǎn)換完成制動(dòng)。此過(guò)程動(dòng)能轉(zhuǎn)換并非是靜態(tài)的能量存儲(chǔ)，蓄電池回收效率與功率對(duì)于系統(tǒng)正常運(yùn)行不會(huì)發(fā)生顯著影響?；诖?，認(rèn)為其效率與功率均顯著高于蓄電池回收模式。

3 回收環(huán)節(jié)控制辦法

將系統(tǒng)細(xì)分成制動(dòng)能量轉(zhuǎn)換階段、能量分配階段與制動(dòng)執(zhí)行階段，對(duì)不同階段做差異化分析。制動(dòng)能量轉(zhuǎn)換階段的職能是發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，電動(dòng)汽車中驅(qū)動(dòng)電機(jī)能夠替代發(fā)電機(jī)促使結(jié)構(gòu)得以進(jìn)化。能量分配階段的職能為，實(shí)施電能流向的控制，結(jié)合駕駛員制動(dòng)意圖與汽車運(yùn)行狀態(tài)有針對(duì)性的進(jìn)行電能流向分配，從而調(diào)節(jié)蓄電池的工作情況。制動(dòng)執(zhí)行階段是EMB系統(tǒng)制作環(huán)節(jié)。

電子控制單元結(jié)合駕駛員制動(dòng)意圖與車輛輪速明確電壓的分配情況，促使EMB執(zhí)行機(jī)構(gòu)可發(fā)出適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)力，能夠?qū)⑵淅斫鉃橐罁?jù)比例分配電動(dòng)勢(shì)的過(guò)程。制動(dòng)期間制動(dòng)力是否能夠迎合駕駛員制動(dòng)需求，車輛在制動(dòng)環(huán)節(jié)是否快速且平穩(wěn)，在理想狀態(tài)中電能分配需要滿足一下原則：車輛正常狀態(tài)中下車速較高，若啟動(dòng)制動(dòng)，發(fā)電機(jī)輸出電動(dòng)勢(shì)需要充分滿足制動(dòng)力需求，過(guò)大的電壓加到EMB執(zhí)行電機(jī)中，可導(dǎo)致制動(dòng)力過(guò)高，而發(fā)電機(jī)電壓經(jīng)由處理器分析核算被合理的進(jìn)行分配，能夠有效回收能量，后在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)進(jìn)行電能釋放。

4 結(jié)論

汽車制動(dòng)期間有超過(guò)50%的能量將制動(dòng)產(chǎn)生熱能作為形式進(jìn)行損耗，為此，對(duì)于具有制動(dòng)能量回收裝置的車輛展開(kāi)探究具有一定現(xiàn)實(shí)意義。在電動(dòng)車輛中，制動(dòng)能量?jī)?yōu)先經(jīng)由蓄電池進(jìn)行存儲(chǔ)，后在啟動(dòng)環(huán)節(jié)進(jìn)行能量釋放。此過(guò)程能量傳輸路線較長(zhǎng)，且損耗較大，所達(dá)到的效果并不理想。若創(chuàng)業(yè)板再將這些能量做有效回收的可能性，則能夠極大的降低車輛能源消耗，同時(shí)也有助于控制有害物質(zhì)的排放，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益的同步增長(zhǎng)。經(jīng)本次研究證實(shí)了，發(fā)電機(jī)直接為EMB系統(tǒng)提供電能，可處理以往能量回收低與功率小的問(wèn)題，制動(dòng)效果也能夠滿足國(guó)家要求有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 隋巧梅.面向新能源汽車的制動(dòng)能量回收與再生底盤控制系統(tǒng)研究[J].機(jī)電信息，2019（18）：58-61.