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大学生电动方程式赛车设计:制动能量回收实现

时间:2023-08-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:对于电驱动车辆,引入制动能量回馈后,须考虑将总的制动力需求在摩擦制动力和回馈制动力之间进行分配,以实现两者的协调控制。所谓协调式即当回馈制动力达到最大值时,由摩擦制动力来弥补回馈制动力的不足以满足制动需求;叠加式分配则是在各种制动需求下,回馈制动力和摩擦制动力均按一定的比例进行分配。

大学生电动方程式赛车设计:制动能量回收实现

制动能量回收又称为再生制动、反馈制动,是指在制动工况将电动机切换成电机运转,利用车的惯性带动电动机转子旋转而产生反转力矩,将一部分动能或势能转化为电能并加以存储或利用,因此这是一个能量回收的过程。

电动方程式赛车有一大部分质量是出自电池,如何减少电池的总容量,进而减轻整车质量,提升赛车的动力性能,是赛车研制的目标之一。而增加制动回收提高能量利用效率,是有效减少电池的总容量、提高赛车性能的重要技术手段。

赛车的制动控制分为两种,即能量回馈制动和能量消耗制动。电机的反电势能够提供所需的制动电流时,电流将流向电池,电机工作在能量回馈状态;当电机的反电势不足以提供所需的制动电流时,电池将会提供剩余的制动电流,两者电流之和共同消耗在电机的电阻上,此时电机工作在能耗制动状态。再生能量制动传递过程如图10-29所示。

图10-29 再生能量制动传递过程

方程式赛车为例,踩下制动踏板后,永磁同步电机工作在发电机状态,车轮依靠惯性作为原动机带动转子旋转,电枢绕组的三相电流与永磁体的气隙磁场相互作用产生与转子转向相反的电磁转矩,迫使车轮减速。对于电驱动车辆,引入制动能量回馈后,须考虑将总的制动力需求在摩擦制动力和回馈制动力之间进行分配,以实现两者的协调控制。

对于回馈制动力与摩擦制动力之间的分配,通常有叠加式和协调式两种分配方法(图10-30)。所谓协调式即当回馈制动力达到最大值时,由摩擦制动力来弥补回馈制动力的不足以满足制动需求;叠加式分配则是在各种制动需求下,回馈制动力和摩擦制动力均按一定的比例进行分配。考虑到FSAE赛车的实际情况和安全性,叠加式分配方法更能保证赛车工作安全稳定。

图10-30 叠加式制动与协调式制动

(a)叠加式;(b)协调式(www.xing528.com)

思考题

1.如何通过ECU对电机进行控制?

2.列举几种测量车速的方法,并比较优缺点。

3.为什么前驱车不适合赛场?

4.赛车应使用转矩控制还是转速控制?

5.若使用轮边电机,轮边系统应如何设计?

6.制动能量回收系统应如何配合制动系统工作?

7.结合赛车具体情况,讨论散热水箱应布置在哪里,是否会对赛车空气动力学产生影响?

8.液体冷却中如何消除冷却区域附面层的影响?

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