一种新能源汽车能量回收系统的制作方法

本发明涉及能量回收，尤其涉及一种新能源汽车能量回收系统。

背景技术：

1、能源短缺、石油危机和环境污染愈演愈烈，给人们的生活带来巨大影响，直接关系到国家经济和社会的可持续发展，世界各国都在积极开发新能源技术，新能源技术被认为是解决能源危机和环境恶化的重要途径，新能源汽车可以降低石油消耗、低污染、低噪声，被认为是解决能源危机和环境恶化的重要途径，在满足汽车动力性要求和续驶里程要求的前提下，新能源汽车有效地提高了燃油经济性，降低了排放，被认为是当前节能和减排的有效路径之一，制动能量回收是新能源汽车重要技术之一，在一般内燃机汽车上，当车辆减速、制动时，车辆的运动能量通过制动系统而转变为热能，并向大气中释放，在新能源汽车上，这种被浪费掉的运动能量可通过制动能量回收技术转变为电能并储存于蓄电池中，并进一步转换为驱动能量，制动能量回收按照新能源汽车的工作方式不同而有所不同；

2、传统汽车制动方式是以机械制动或摩擦制动为主，制动过程会消耗部分动能，并且大部分能量会被转化为热能而散失，造成极大的能量浪费，电动汽车在进行制动时，可以基于驱动电机的可逆性，及时由驱动状态转换为发电状态，合理利用制动能量回收，能够将制动过程中产生的能量进行利用，并传输回电池系统，达到良好的能量回收效果，但是，在现有技术中，在制动能量回收中，通过能量控制系统对电池进行充放电控制，制动能量回收过程中大电流会对动力电池造成冲击，导致电池使用寿命缩短，为此，我们提出了一种新能源汽车能量回收系统。

技术实现思路

1、本发明提出的一种新能源汽车能量回收系统，以解决现有技术中的上述不足之处。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种新能源汽车能量回收系统，包括滑行能量回收单元、制动能量回收单元、机械能收集单元、机械能转换单元、热能采集单元和热能转换单元，所述滑行能量回收单元用于对新能源汽车处于非给油状态中，车轮滑行时产生的动态能量进行机械能量的转换处理，并将转换后的机械能量发送给机械能收集单元；

4、所述制动能量回收单元用于对新能源汽车处于通过刹车片进行制动时，通过对制动强度、电池荷电状态和车速进行分析，将制动距离产生的动态能量进行机械能量的转换，及时由驱动状态转换为发电状态，并将转换后的机械能量发送给机械能收集单元，合理利用制动能量回收，将制动过程中产生的能量进行利用，并传输回电池系统，达到良好的能量回收效果；

5、所述机械能收集单元用于对滑行能量回收单元和制动能量回收单元产生的机械能量进行集中统一收集处理，同时将收集的机械能量发送给机械能转换单元；

6、所述机械能转换单元用于对通过机械能收集单元收集的所有机械运动时产生的动态能量转换为能量值等于新能源汽车电池可吸收电能的充电电能及热能，同时将转换后的热能量输送给热能采集单元；

7、所述热能采集单元用于对机械能转换单元转换后传输的热能量进行统一收集处理，并将收集的热能传输给热能转换单元；

8、所述热能转换单元包括热电转换装置，所述热电转换装置用于当电池可吸收电能大于可转换电能时，对热能采集单元传输的热能转换为新能源汽车辅助充电电能。

9、进一步地，还包括电能收集单元、电池电量分析单元、电能回收存储单元、过载警示单元和电能散热单元；

10、所述电能收集单元用于对热能转换单元转换的新能源汽车辅助用充电电能进行收集缓存处理，同时将缓存后的电能数据信息电池电量分析单元；

11、所述电池电量分析单元用于对新能源汽车当前电池所剩余的电池电量进行饱和度分析统计处理，根据电量饱和度将缓存的电量分别发送给电能回收存储单元和电能散热单元，整车的能量效率计算公式如下：其中aero表示制动中外界消耗的能量，rolling表示制动中外界消耗的能量，只替换算法不改变外部参数前提下；

12、aero和rolling的大小不变；fueling表示输入能量；一般一次制动中输入的能量是不变的，essstorage表示储存能量；

13、所述电能回收存储单元用于将回收的电能输送给新能源汽车的电池进行自动充电处理，同时将电池充电的饱和度数据信息及时发送给过载警示单元；

14、所述过载警示单元用于对电能回收存储单元存储的电能数据进行实时监视处理，当新能源汽车的电池电量达到饱和时，通过过载警示单元进行过载保护和警示处理，并将过载的电能数据信息发送给电能散热单元；

15、所述电能散热单元包括车载散热装置，所述车载散热装置用于将多余的电能用在对新能源汽车电池包和车轮刹车片进行散热降温处理上。

16、进一步地，所述电能回收存储单元包括储能模块、双有源桥(dab)变换器、超级电容模块和电机控制模块；

17、所述电机控制模块主要是用于控制电机产生的阻力转矩，以实现制动功能；

18、所述双有源桥(dab)变换器有两方面的作用：一、将超级电容模块中积存的能量传输并保存至储能模块中，二、利用双向传输功能将储能模块中的能量传输至电机控制模块，产生驱动能；

19、所述超级电容模块的作用则是在能量回收及车辆起动环节起到有效缓和电流冲击的作用，尽量避免高瞬时功率对动力电池带来的影响。

20、进一步地，所述制动能量回收单元包括制动强度分析模块、电池荷电状态分析模块和车速分析模块；

21、所述制动强度分析模块用于对新能源汽车在运行过程中进行制动时，受力主要分为车轮制动力和阻力，所述阻力又包括滚动阻力、空气阻力和坡道阻力三种类型，所述制动强度分析模块根据制动距离进行制动强度的分析处理，同时将制动强度划分为中低、中、高三个范围，所述制动强度分析通过制动器制动力矩进行计算公式如下：

22、制动气室输出力：f＝g×s×η1；

23、凸轮轴对制动蹄的推力之和：

24、制动器的输出力矩：m＝k×f1×r×η2，其中g为汽车总重力，s为气室有效工作面积，η1为制动器效率，2r为凸轮轴基圆直径，i为制动器调整臂长，r为制动鼓半径，k为制动器效能因数，η2为制动气室效率；

25、在整车制动过程中，前后轴的动载荷随着制动强度的变化而变化，根据力矩平衡原理，我们得出在制动强度为z的条件下，前、后轴载荷分别为：

26、和其中m为整车总质量，b为汽车质心到后轮的距离，hg为汽车的质心高度，l为汽车轴距，前、后轴载荷分别为m1和m2，z为整车制动强度，a为汽车质心到前轮的距离，通过计算可得出m1和m2的值随着制动强度z的变化而变化，其中m1随z增大而增大，m2随z增大而减小，其中z值的计算公式如下：

27、其中ff为整车总制动力，ff1和ff2分别为前后轴制动力，此处ff1和ff2值存在两种不同工况，车轮抱死前计算公式为：和

28、车轮抱死时计算公式为：ff1′＝m1×g×φ和f′f2＝m2×g×φ，其中ф为地面附着系数，ff1′和ff2′分别为车轮抱死时前后轴制动力，因此，在计算整车制动强度时，需要先确认车轮是否抱死，当ff1＜ff1′时，前轴车轮不抱死，反之前轴车轮抱死，当ff2＜ff2′时，后轴车轮不抱死，反之后轴车轮抱死；

29、所述电池荷电状态分析模块对电池荷电状态进行分析处理，通过分析后将电池荷电状态划分为低、中、高三个范围；

30、所述车速分析模块对当前新能源汽车行驶的车速进行分析处理，通过分析后将新能源汽车当前的车速划分为低、中、高三个范围，最终得出输出制动力分配的五种模糊子集：很低、低、中、高、很高，在添加制动时间间隔约束条件下，得出制动力分配系数，有效控制最大充电电流，达到减少充电次数，确保车辆行驶安全，提升能量回收效率的目的。

31、进一步地，所述滑行能量回收单元和制动能量回收单元的输出端分别与机械能收集单元的输入端相连接，所述机械能收集单元的输出端与机械能转换单元的输入端相连接，所述机械能转换单元的输出端与热能采集单元的输入端相连接，所述热能采集单元的输出端与热能转换单元的输入端相连接，所述热能转换单元的输出端与电能收集单元的输入端相连接，所述电能收集单元的输出端与电池电量分析单元的输入端相连接，所述电池电量分析单元的输出端分别与电能回收存储单元和电能散热单元的输入端相连接，所述电能回收存储单元的输出端与过载警示单元的输入端相连接，所述过载警示单元的输出端与电能散热单元的输入端相连接。

32、进一步地，所述电池电量分析单元的输出端与储能模块的输入端相连接，所述储能模块与双有源桥(dab)变换器之间实现双向连接，所述双有源桥(dab)变换器与超级电容模块之间实现双相连接，所述超级电容模块的输出端与电机控制模块的输入端相连接，所述电机控制模块的输出端与过载警示单元的输入端相连接。

33、进一步地，所述制动强度分析模块的输出端与电池荷电状态分析模块的输入端连接，所述电池荷电状态分析模块的输出端与车速分析模块的输入端相连接，所述车速分析模块的输出端与机械能收集单元的输入端相连接。

34、与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

35、本发明通过制动能量回收单元对新能源汽车处于制动时，对制动强度、电池荷电状态和车速进行分析，将制动距离产生的动态能量进行机械能量的转换，及时由驱动状态转换为发电状态，合理利用制动能量回收，通过机械能转换单元对通过机械能收集单元收集的所有机械运动时产生的动态能量转换为能量值等于新能源汽车电池可吸收电能的充电电能及热能；

36、综上所述，该设备设计新颖，操作简单，本发明不仅可以将制动过程中产生的能量进行分析，达到良好的能量回收效果，同时通过电能回收存储单元中的超级电容模块对能量回收及车辆起动环节起到有效缓和电流冲击的作用，尽量避免高瞬时功率对动力电池带来的影响，有效的保障了新能源汽车能量回收的效果和对新能源汽车电池的保护效果。