蔡楊

【摘要】現(xiàn)如今能源問題已經(jīng)成為制約人類歷史文明方方面面迅猛發(fā)展的重大因素之一。燃燒煤炭以及石油所產(chǎn)生的熱能是當(dāng)今世界最主要的能源利用形式，而混合動(dòng)力的產(chǎn)生可以在很大程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)能源的節(jié)約。因此，對(duì)于此類電動(dòng)汽車內(nèi)部制動(dòng)系統(tǒng)的分析與研究的意義顯得格外重大，混合制動(dòng)也成為新興的熱門技術(shù)之一。其引發(fā)的關(guān)于制動(dòng)平穩(wěn)性與能源回收率協(xié)調(diào)的難題也將更廣泛的被重視、研究。

【關(guān)鍵詞】混合動(dòng)力；電動(dòng)汽車；混合制動(dòng)

科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展不僅為人類帶來的更便捷的生活，也帶來了許多嚴(yán)重的問題，這其中包括了社會(huì)、生態(tài)問題。環(huán)境日益惡化，資源枯竭正一步步吞噬著人類的文明成果。隨著人口的爆炸式增長，資源及能源的開發(fā)利用變得進(jìn)一步緊張起來了，出行的不便就是其中一個(gè)很明顯的后果。然而傳統(tǒng)動(dòng)力的汽車不僅產(chǎn)生大量二氧化碳、一氧化碳等有害氣體，同時(shí)還在大量消耗著我們寶貴的能源。為此，新能源成為了熱門話題，電動(dòng)汽車應(yīng)運(yùn)而生，前景十分之廣闊。其中，混合制動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的主要構(gòu)成部分，它既包含傳統(tǒng)的機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)，又加入了電機(jī)制動(dòng)的部分，是汽車行業(yè)在節(jié)約能源上大步前進(jìn)的一個(gè)標(biāo)志。

一、混合制動(dòng)系統(tǒng)的工作方式

1、相關(guān)原理介紹

傳統(tǒng)的汽車制動(dòng)，是通過燃燒汽油來產(chǎn)生大量熱能，高溫使得氣體的體積迅速膨脹，膨脹的氣體頂住氣閥并帶動(dòng)其上下運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。待氣體冷卻一些便被排出內(nèi)燃機(jī)，這就是汽車所產(chǎn)生的廢氣。而電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)相似，是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)互逆過程的同一機(jī)械。

2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

混合制動(dòng)系統(tǒng)之所以新，是新在多種制動(dòng)方式上。其依然包含以氣體膨脹制動(dòng)的方式要求的儲(chǔ)氣缸、空氣壓縮機(jī)等主要部件，不同的是，其后輪轉(zhuǎn)軸上安裝有力矩，其轉(zhuǎn)動(dòng)后使電機(jī)工作，達(dá)到電機(jī)制動(dòng)的目。除此之外，未燃燒完全的廢氣可以回收利用。

二、混合制動(dòng)新技術(shù)的核心

1、根據(jù)建模結(jié)果設(shè)計(jì)控制方案

由于涉及到兩種制動(dòng)的方法，需要汽車的控制系統(tǒng)來有效控制選擇合適的制動(dòng)方式，這就要根據(jù)車速、環(huán)境、路況等因素分析駕駛?cè)藛T的意圖，存儲(chǔ)能量，以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)及提高能源的利用率，降低不必要的浪費(fèi)。

在分析透徹駕駛?cè)藛T意圖后，控制中心要合理分配使驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的能源的由來，并合理分配前后兩個(gè)軸的制動(dòng)模式。這要求設(shè)定一個(gè)關(guān)于制動(dòng)力的衡量值，由此標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)定機(jī)械制動(dòng)和電機(jī)制動(dòng)在何時(shí)工作，何時(shí)停止，何時(shí)協(xié)作運(yùn)行。

目前世界上共有3種相關(guān)的混合控制方式。第一種是兩種制動(dòng)方式并存的并行制動(dòng)，此時(shí)無法實(shí)現(xiàn)能量的高效利用。第二種是理想行駛狀況下的制動(dòng)控制，其控制方式相對(duì)復(fù)雜，精確度很難達(dá)到。第三種為能量回收率最高控制方式，但其制動(dòng)效果不夠穩(wěn)定。

2、穩(wěn)定性與回收率的協(xié)調(diào)

由于制動(dòng)的穩(wěn)定性與能源的回收率二者不能同時(shí)達(dá)到最優(yōu)，這就要我們平衡二者關(guān)系。因此，引入ABS系統(tǒng)防止由于力矩分配不夠合理而引起的剎車片無法順利彈回，以及使用電機(jī)再生制動(dòng)，使得在汽車平穩(wěn)運(yùn)行的前提之下，最大程度的回收利用能源。

三、混合動(dòng)力電車存在的問題及解決方案

為了達(dá)到節(jié)能減排的效果，混合動(dòng)力電車的應(yīng)用十分廣泛，但仍然存在一些棘手的問題。當(dāng)行駛環(huán)境不良時(shí)，電車存在性能不佳的問題。大量實(shí)驗(yàn)表明：在行駛于大傾斜角度的上坡路段時(shí)，此類電車明顯行駛困難。這是由于功率普遍低下造成沒有充足電流通過電機(jī)引起的。另外，車輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)帶來的大量電能是無法全部沖入電機(jī)的，功率過高會(huì)使其發(fā)熱，甚至產(chǎn)生危險(xiǎn)。

為了解決上述問題，國內(nèi)外均在研發(fā)新型電源。其中具有及其良好的動(dòng)態(tài)性能用以實(shí)現(xiàn)大電流充放的電容，以及蓄電池受到了人們的關(guān)注。將二者結(jié)合形成的復(fù)合電源，有效的提升了控制系統(tǒng)的工作年限。

四、混合制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展前景

根據(jù)上述分析可以看出，混合制動(dòng)系統(tǒng)仍然存在一些問題。世界上的許多研究機(jī)構(gòu)根據(jù)不同的駕駛需要，從各種角度切入分析，研發(fā)了不同的模型。這些控制方案偏向點(diǎn)不同，各有利弊。在我國也有關(guān)于這一課題的研究，今后的發(fā)展方向和課題的重點(diǎn)問題依舊會(huì)是：控制的精度問題，建模與實(shí)際間隱含誤差的消除問題，穩(wěn)定性與回收率之間的制約問題，以及更加合理的分配方案設(shè)計(jì)問題。

隨著時(shí)代的飛速發(fā)展，人類實(shí)現(xiàn)了一個(gè)又一個(gè)曾經(jīng)僅存在于夢(mèng)想中的設(shè)計(jì)發(fā)明。在關(guān)鍵技術(shù)還不算成熟的今天，最優(yōu)制動(dòng)性能方案的設(shè)計(jì)與最佳制動(dòng)能量的設(shè)定是不可兼得的。研究此類問題成本高，實(shí)驗(yàn)的模型不易尋找，實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地受限制。盡管困難重重，但能源危機(jī)引發(fā)的討論熱潮不會(huì)就此平息，電動(dòng)汽車仍然將會(huì)是是我們今后研究的重點(diǎn)。

總體來說，混合制動(dòng)系統(tǒng)的研究依然很熱門，前景十分廣闊。這方面問題也依舊值得我們繼續(xù)研究開發(fā)。

五、結(jié)語

上文論述部分著重分析了能源危機(jī)下，混合動(dòng)力電車的應(yīng)運(yùn)而生。分別從其主要結(jié)構(gòu)，即混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，系統(tǒng)工作的基本原理，仿真方式，控制方案的建成，存在的問題及發(fā)展方向等方面做出了介紹。在今后的研發(fā)中，將進(jìn)一步把模擬的部分轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)操作，切實(shí)提高電動(dòng)汽車制動(dòng)的可靠性、平穩(wěn)性，以保證在安全的前提下實(shí)現(xiàn)能源的最大化回收與利用。

參考文獻(xiàn)

[1]耿聰，劉溧，張欣，等.EQ6110混合動(dòng)力電動(dòng)汽車再生制動(dòng)控制策略研究[J].汽車工程，2004，26（3）：253-256.

[2]過學(xué)迅，張靖.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車再生制動(dòng)系統(tǒng)的建模與仿真[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)：信息與管理工程版，2005， 27（1）：116-120.