Advisor具有制动能量回馈功能的电动汽车仿真研究(4)
2.1.2再生制动系统结构组成
电动汽车的组成包括电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。
电动汽车的制动装置，通常由制动器、电磁制动装置及其操纵装置组成。电磁制动装置可以利用驱动电动机的控制电路实现电动机的发电运行，使减速制动时的能量转换成对蓄电池充电的电流，从而得到再生利用[6]。
2.1.3再生制动原理
再生制动的原理是在制动时将汽车行驶的惯性能量通过传动系统传递给电机，电机以发电方式工作，电机转子轴上的动能将转变为电能，此能量经过逆变器的反向二极管回馈到直流侧，为蓄电池充电，实现能量的再生利用。与此同时，产生的电机制动力矩又可通过传动系统对驱动轮施加制动，产生制动力。
2.2再生制动系统的结构设计
系统的结构设计如上图2.1所示。踩下制动踏板后，制动器增压产生所需的制动力，制动控制与电动机控制协同工作，确定电动汽车上的再生制动力矩和前后轮上的制动力。再生制动时，再生制动控制回收再生制动能量并反充到蓄电池中、电动汽车上的ABS及其控制阀的作用与传统燃油车上的相同，其作用是产生最大的制动力。
图2.1再生一电、机制动系统的结构
设计方案中的电机选择的是额定电压为48V的常州杨氏直流电机，下面2.4节对电机的选择做出了详细介绍。电池组是由8个额定电压为6V的铅酸蓄电池串联而成，其选择主要是根据车辆对电池电压等级、功率、能量和容量等要求。逆变器选择的是正弦波式的，其主要作用是是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电。车辆在制动时，逆变器提供的频率所对应的电机同步转速低于电机运行转速， 电机工作于发电状态，逆变器电机系统可以回馈电能。
2.3 整车参数
本文所研究车辆为五环龙牌纯电动巡逻车L104A-J-FB。整车的基本参数如下表：
表2.1整车的基本参数
整车装备质量 860kg
总质量 1140kg
迎风面积 2.9
长ｘ宽x高 3180*1430*2030
重心高度 0.4m
乘员人数 4
轴距 2035cm
风阻系数 0.4
滚动阻力系数 0.01
主减速器传动比 8.6
轮胎 145/70R12
2.4 电机选择与设计
电机的设计包括电机选型、额定转速与最高转速选择、电机的电压等级确定、电机功率确定等。
1)电机类型选择。电机类型的选择主要是依据车辆使用要求。通常高档车要求电机体积小，重量轻，低转矩脉动和低噪声，所以一般选用永磁电机；对跑车、SUV这些对加速特性和过载能力要求较高，希望电机有能力提供超高速运行，因此选开关磁阻电机的较多；对于经济型大众化私家车、邮政车、环保车或观光车等车型等，这些运行于市区较平坦路况行驶的，低速是其特点。因此，选用对成本要求高、电机性能要求不高交流异步电机或者直流电机。从电机控制器角度看，直流电机控制更为简单，更适合样车的研制，所以选用直流电机。
2）电机额定转速和最高转速的选择。电动机最高转速与额定转速的比值也称为电机扩大恒功率区系数[7]β（式2-1），从下面式子中可以看出，Nmax一定时，β值越大，电机的额定转速越低，电动机可在低转速区获得较大的转矩，有利于提高车辆的加速和爬坡性能。但同时β值增大，也导致电动机工作电流的增大，增大了逆变器的功率损耗和尺寸。对于电动车的运行，一般处于低速行驶工况，所以电机最高转速一般选择在5000-6000r/min，扩大恒功率区系数β一般选择在1-2之间，这样既满足低速大扭矩行驶工况，又能适合最高车速要求，同时减小电机尺寸、降低成本。
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