第43卷第11期时代农机2016年11月V o l.43N o.11TIMES AGRICULTURAL M ACH INERY N o v.2016
曾祥金，于士军
(德州学院汽车工程学院，山东德州253000)
摘要：电动汽车一次充电的续驶里程短，已成为制约电动汽车发展的主要问题。电动汽车采用再生制动来回收制 动能量是增加电动汽车续驶里程的有效方法之一。给电动汽车安装电制动系统，可以回收在制动过程中的一部分动能，并转化成电能再利用。文章设计了一种电制动系统，将制动过程中产生的交流电整流，通过DC-DC直流变换器把电能 充进电池，提高了电能的利用率，从而增长续航里程。
关键词：制动能量；电制动系统;DC-DC变换器；整流
中图分类号:U469.72 文献标识码：A文章编号:2095-980X(2016)l l-0074-01 Design of Electric Car Braking Energy Recovery
ZENG Xiang-jin，YU Shi-jun
(Automotive Engineering Institute,Dezhou College,Dezhou,Shandong 253000, China) Abstract：Trip range of the electric car on a single charge is short，which has become the main problems restricting the development of electric vehicles.Using regenerative braking to recycle braking energy on electric cars is an effective way to increase trip distance of the electric car.To install electric braking system in electric vehicles can recycle a part of kinetic energy in the braking and turn it into recyclable energy.The article designs a kind of electric braking systen^which alternating current(ac)rectifier in the braking process and charge it into the battery through the converter between DC-DC and DC，thus the electric energy efficiency is increased and the trip distance is increased.
Key words：braking energy；electric braking system；DC- DC converter；rectifier
电制动系统又称再生制动系统，是把电动汽车的驱动电 动机当作制动器，促使车辆减速。车辆制动时，吸收多余的机 械能，然后以电能形式存储在车辆的动力电池中，回收的能源 供汽车二次使用，减少能量的损耗，大大增多汽车续航里程，具备良好的经济性。
1制动力分配方案与分析
常见的制动力分配有理想前后轴制动力分配方案、并行 再生制动系统制动力分配方案和最佳制动能量回收方案。总 制动力大部分是由电制动系统提供，当电制动力小于总制动 力时，剩下的制动力由机械制
动力所提供。文章的电制动系统 是利用最佳制动能量回收方案设计。
当车辆处于制动时，车辆的速度V与电机转子的角速度 成比例。电机转子的转速决定了电压频率和大小。文章设计采 用的是三相永磁同步电机，产生交流电，但不能直接向电池组 提供电能，需要先对交流电整流。制动车辆的速度不是一个恒 量，电机产生的电压也是随时间的改变而变化的一个变量，而 电池组提供电能时只能保持恒定不变，充电时电压的大小也 受电池组电压限制，所以一定要进行变压，电制动能量回收过 程流程图如图1所示。
图1电制动能量回收过程流程图
收稿日期:2016-10-05
作者简介：曾祥金，主要研究方向：汽车工程。
742电制动系统的数学模型
(1)电机模型的选择。本设计采用三相永磁同步电机，比
异步电机节能20%以上，意义非常重大，这相当于在同样的
车况下，在电池组容量不变情况下，前者具有更远的续航里
程。公式(1)描述三相永磁同步电机作为发电机其中一相的感
应电动势。
•P.n.cp.n,T T.p.n
m s-cos(.s
6060
e1)
式中n为线圈匝数;P为永磁体的级数;p…为磁通最大
值。转子的角速度和汽车的速度之间的关系可以用公式(2)描
述。
ns=1〇•u Rw h e e l60
2仔
2)其中:i〇为齿轮传动比，它由汽车内部结构决定。R w heel为
车轮半径，u为汽车行驶速度。
(2) 整流器的选择。汽车上的电源是蓄电池，只能用直流 电为它充电，这就需要把交流电转化为直流电。文章设计采用
三相桥式全波整流器，对比半波整流器，全波整流器能够提供
更高的电压有效值，能够提高能量回收的效率。等式(3)描述
整流器输出电压平均值
m〇u t=2.34m i n(3)
U1in为输人电压，U1〇ut为整流器输出电压。输出电压不一
定，理想化认定其输出的电压为恒定值，不计算电动机的损耗
及内阻，则电动机的感应电动势为整流器输人的电压值。
(3) DC-DC变换器的选择。本设计采用的DC-DC变换器 为级联式升降压变换器。该变换器具有电流双象限、结构简
单、应用成熟，同等功率条件下主开关管电压电流应力小，电
感易于优化设计等优点。使用DC-DC变换器，在一定的负荷
范围内，蓄电池组的电压值可以稳定在一个（下转第76
页)
力发电机组的控制系统在运行过程中对由于风速变化引起输 出能量的变化是不作任何控制的，这就大大简化了控制技术 和相应的伺服传动技术，使得定桨距风力发电机组能够在较 短时间内实现商业化运行。
20世纪90年代开始，风力发电机组的可靠性已经大大 提高，变桨距风力发电机组开始进入风力发电市场。采用全变 桨距的风力发电机组，起动时可对转速进行控制，并网后可对 功率进行控制，使风力机的起动性能和功率输出特性都有显 著和改善。由风力发电机组的变桨距系统组成的闭环控制系 统，使控制系统的水平提高到一个新的阶段。由于变距风力发 电机组在额定风速以下运行时的效果仍不理想，到了 20世纪 90年代中期，基于变距技术的各种变速风力发电机组开始进 入风电场。变速风力发电机组的控制系统与定速风力发电机 组的控制系统的根本区别在于，变速风力发电机组是把风速 信号作为控制系统的输入变量来进行转速和功率控制的。变 速风力发电机组的主要特点是：低于额定风速时，它能跟踪最 佳功率曲线，使风力发电机组具有最高的风能转换效率；高于 额定风速时，它增加了传动系统的柔性，使功率输出更加稳设计研究_________________________
定。特别是解决了高次谐波与功率因数等问题后，使供电效 率、质量有所提高。随着计算机技术与先进的控制技术应用到 风电领域，控制方式从基本单一的定桨距失速控制向变桨距 和变速恒频控制方向发展。
4目前风力发电机控制方法
当风速变化时通过调节发电机电磁力矩或风力机浆距角
使叶尖速比保持最佳值，实现风能的最大捕获。控制方法基于 线性化模型实现最佳叶尖速比的跟踪，利用风速测量值进行 反馈控制，或电功率反馈控制。但在随机扰动大、不确定因素 多、非线性严重的风电系统，传统的控制方法会产生较大误 差。因此近些年国内外都开展了这方面的研究。一些新的控 制理论开始应用于风电机组控制系统。如采用模糊逻辑控制、 神经网络智能控制、鲁棒控制等，使风机控制向更加智能方向 发展。③
参考文献
[1]刘万琨，张志英，等.风能与风力发电技术[M ].北京：化学工业出版
社，2007.____________马慧霞，闫文吉：风力发电控制系统的深入研究(上接第73页)智能机器人的传感技术上作突破，利用传感技 术在焊缝自动跟踪和自动化生产线上物体的自动定位以及精 密装配作业
等场合的使用，实现焊缝的智能识别与焊接弧焊 的智能跟踪，因此可以显著提高焊接智能化机器人的作业性 能和对环境的适应性，进而保证焊接工作的顺利、高效完成。
(2)单一高水平焊接技术的特殊型机器人的研发。随着各 行各业的不断发展，焊接智能化机器人的用途越来越广泛，但 由于某些特殊的应用场合，传统的关节型焊接机器人无法在 高强度的工作环境使用，如深海作业、地底作业等等，因此需 要专门研发与之相匹配的高水平的特殊性智能化机器人，如 空间焊接机器人、深海焊接机器人、管道焊接机器人、球罐焊 接机器人、军用焊接机器人等，解决目前人类人工领域尚无法 解决的作业难题，起到推动社会生产力的发展的目的。
4结语
总而言之，进行智能化机器人焊接技术的应用研究是一
个具有长期性和现实性的课题，需要不断地进行这方面的理 论突破和创新工作，以适应新时期条件下对于科研工作和水 平的新要求，抓住新时期的机遇，推动国家级社会整体的科研 水平与经济实力“再上一层楼”，实现发展与突破。文章仅是从 目前智能化机器人焊接技术的缺陷角度出发，结合自身工作 经验，提出浅显改进建议，并对未来机器人的发展趋势作大概 预估，其中所涉及的具体的创新工作还需要焊接领域的专家 学者作进一步挖掘与探讨，文章仅作拋砖引玉之用。©
参考文献[1]林尚扬，陈善本，等.焊接机器人及其应用[M ].北京：机械工业出版 社，2000.[2 ]陈善本，林涛，等.智能化焊接机器人技术[M ].北京：机械工业出版 社，2006.[3] 陈善本，林涛，陈文杰，等.智能化焊接制造工程的概念与技术[J ]. 焊接学报，2004，25 (6): 124-128.[4] 席文明，郑梅生，等.视觉引导下的机器人跟踪复杂焊缝的研究 [C ].东南大学学报，200021(2): 22-25.(上接第74页较高的水平，从而提高电机在驱动方面的性 能。电机制动时，机械能转化的电能以可控的方式对电池组进 行充电。新能源电动汽车在较频繁的起动和制动的城市工况 运行条件下，制动能量得以高效回收，大大增加了新能源电动
汽车制动器汽车的续航里程。采用DC /DC 变换器优化了电机控制、新能 源电动汽车整车的效率和性能得到了很大提高。与此同时，避 免了出现变换器输出端出现浪涌电压和反向制动无法控制等 不利情况。
3
制动工况分析
本设计选择NEDC 循环工况进行实例电动汽车仿真测试 验证，如图2所示。该工况的循环工况时间为1184s ，循环工 况距离为11.93km ，平均速度为33.2km /h ，最大加速度为 1.06m /s 2，最大速度为120km /h ，怠速时间为298s 。从
NEDC 仿
真分析的结果可以看出，该方案符合设计预期。在保障制动安
全的条件下，制动消耗为1427kJ ，电机发出的电能（回收能 量)为610kJ ，制动能量回收效率达到42.7%。完全可以将部分
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制动时产生的动能转化为电能，从而提高能量利用率，达到节 能续航的目的。
4
结语
文章设计的是机械能与电能的复合型制动系统模型，这
个系统的关键在于三相电机系统和三相电整流器,DC -DC 变 换器三部分。踩踏制动器踏板进行车辆制动时，如果并不需要 太多的制动力，仅电制动系统就可以提供所需的制动力；当电 制动力不足以提供车辆制动能量时，这个复合型制动系统会 同时提供所需要的制动力。根据仿真的结果来看，该系统完全 可以将部分制动时产生的动能转化为电能，从而提高能量利
用率，达到节能续航的目的。⑮
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