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新能源汽车的能量回收是什么?

新能源汽车的能量回收是什么?

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  • 发布时间:2021-12-24 17:32
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【概要描述】新能源汽车(这里指的是混合动力汽车和纯电动汽车包括增程式电动车)和传统汽车一个很大的区别就是,新能源汽车有能量回收系统。那么,能量回收是什么呢?是如何实现的呢?和哪些东西相关呢?接下来本文将以较为通俗的方式讲解一下新能源汽车的能量回收。

新能源汽车的能量回收是什么?

【概要描述】新能源汽车(这里指的是混合动力汽车和纯电动汽车包括增程式电动车)和传统汽车一个很大的区别就是,新能源汽车有能量回收系统。那么,能量回收是什么呢?是如何实现的呢?和哪些东西相关呢?接下来本文将以较为通俗的方式讲解一下新能源汽车的能量回收。

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  新能源汽车(这里指的是混合动力汽车和纯电动汽车包括增程式电动车)和传统汽车一个很大的区别就是,新能源汽车有能量回收系统。那么,能量回收是什么呢?是如何实现的呢?和哪些东西相关呢?接下来本文将以较为通俗的方式讲解一下新能源汽车的能量回收。

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01能量回收是什么?

正常情况下,车辆想要实现减速的过程一般有两个途径:

  1、通过松油门,抬起油门踏板,通过整车自身阻力来进行滑行减速,此工况滑行距离较长。

  2、通过踩制动刹车来实现制动。

  整车减速的过程其实就是一个简单的初中物理知识:整车的动能转化为克服摩擦阻力产生的热能的一个过程,包括了风阻,车辆动力传动机构摩擦阻力,轮胎和地面的摩擦阻力,以及制动过程中制动系统工作的摩擦力(此项的能量占比最大)。由于在整车开发的过程中其他参数都已经是固定了,属于被动存在的。但是如果可以将制动摩擦产生的能量给收集起来,重新用于驱动,那对整车能耗的意义将是巨大的,新能源汽车的能量回收系统就承担了这个角色。

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02能量回收系统是如何实现的呢?

  我们在学习初中物理的时候学到过,在一个处于磁场中线圈通交流电,线圈就会在磁场中旋转(电生磁),一个在磁场中旋转的线圈会有反向电流通过,同时会产生一个反向的阻力阻止线圈旋转(磁生电)详见初中物理法拉第定律和楞次定律,这个也就是一个最基础的电机原理。新能源汽车在减速的过程中就是利用了磁生电这个原理,通过电机把整车的动能转化为电能回收起来的。

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  行进中的车辆进行减速(丢油门滑行or踩刹车制动),电机由于和车轮还是接耦的,转子永磁体在车轮和传动机构的带动下高速旋转并且被定子绕组线圈切割磁感线,定子绕组产生了反向感应电流通过电机回到电池,并在此时对转自产生反向扭矩从而达到阻止车辆向前行进,也就是上述中的磁生电。

03能量回收有哪几种?有什么不同?

  电动车有两种能量回收的方式,也就是制动能量回收和滑行能量回收,区分的唯一标准就是是否踩制动踏板。通过踩制动踏板实现能量回收的就是制动能量回收,仅依靠松油门实现能量回收的叫滑行能量回收。

  电机的制动能量回收目前有两种方式实现,一个是并联式能量回收系统,一种叫串联式能量回收系统。在电动车的制动过程中,制动力矩来源之一是摩擦片的机械制动,另一个是电机提供负扭矩通过传动轴来实现减速,也就是电制动。只要电制动的占比越多,能量回收的效率就越好。

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并联式能量回收策略与串联式能量回收策略

并联式能量回收:

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串联式能量回收:

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  并联式能量回收系统由于制动踏板和制动轮缸是耦合的,在一个减速过程中,只要是踩下制动踏板,制动轮缸就会有液压产生制动,而电制动仅是叠加在机械制动上完成制动。所以还是有一部分能量损失掉了,能量回收率低。

  串联式能量回收系统的制动踏板和液压机构解耦,在踩下制动踏板后,控制器通过行程传感器对当前踏角度和角速度推测驾驶员的制动需求,并计算所需的制动力,然后由电机作为主要扭矩提供源,液压制动作为制动力矩不足的补偿。从而提高制动的占比,进而增加能量回收。

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串联式能量回收系统工作原理

04能量回收强度与哪些参数相关?

  在某一减速工况下:

  减速度a=(电机提供阻力+车辆自身阻力)/车重

  因此,为提高整车制动的能量回收能力可从以下几个方面:

  1、提高电机不同转速下的回收力矩,也就是回收功率(提高电制动的边界,功率越大,可覆盖的工况越多)。

  2、整车降阻力(同样减速度需求下,整车阻力越小,电机则需要提供的回收扭矩则越多,回收的能量也越多)。

  3、提升其他参数(减速器效率,差速器效率,电机效率等)

  值得一提的是,车重提升也会在一定减速度下让电机回收更多能量,但是由于车辆重量增加,驱动的能耗会更多,因此不会靠提高车重来增加能量回收,而是想办法降重降能耗。

  能量回收的功能是为了能够将电池里的电能更多的转化成我们需要的动能上去。这样可以增加电动车的续航能力。但要说最好的省电方式,那一定是:仅靠滑行,正好把车停到你想要停的位置上去。

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  综上,在远距离跟车时候,利用滑行能量回收,通过加速踏板来调节减速度强度(减速度可控的强能量回收),从而控制跟车距离,在近距离跟车时通过踩刹车实现减速度跟车。原则就是能用滑行能量回收的时候就多用滑行能量回收,当滑行能量回收的减速度无法达成减速度需求时再采用制动能量回收,毕竟滑行能量回收是100%没有其他外力介入的回收,而制动能量回收在工作时会有一定的低压耗电,同时一些工况下会有液压制动介入造成能量损失。

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