CN107444131B - 新能源汽车的制动能量回收***、回收方法和新能源汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明提出新能源汽车的制动能量回收***、回收方法和新能源汽车。***包括：车轮制动***，用于在车轮制动过程将车辆动能转换为机械能和第一热能；机械能回收***，用于基于电池荷电状态确定电池可吸收电能，基于机械能与能量转换效率确定可转换电能，并当电池可吸收电能大于等于可转换电能时，将机械能转换为能量值等于所述可转换电能的充电电能；当电池可吸收电能小于可转换电能时，将机械能转换为能量值等于所述电池可吸收电能的充电电能及第二热能；热传导装置，用于当电池温度低于预先设定的温度门限值时，利用第一热能对电池加热。本发明实施方式可以利用制动能量对电池电能进行补充，还可以对电池加热，从而提高制动能量回收率。

Description

新能源汽车的制动能量回收***、回收方法和新能源汽车
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，更具体地，涉及新能源汽车的制动能量回收***、回收方法和新能源汽车。
背景技术
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***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。
在现有技术中，在制动能量回收中，通过能量控制***对电池进行充放电控制。目前一般使用功率型储能器(如超级电容器、飞轮***)在大功率大电流情况下，分流制动能量回收过程中大电流对动力电池的冲击。然而，这种实施方式增加了电源管理和飞轮管理，管理***变得复杂、控制策略变得复杂。
另外，现有技术中没有考虑到对以热量形式散失的能量的利用，也没有考虑电机回收转换的电能是否能够被电池完全吸纳，因此制动能量回收率不高。
发明内容
本发明的目的是提出新能源汽车的制动能量回收***、回收方法和新能源汽车，从而提高制动能量回收率。
一种新能源汽车的制动能量回收***，包括：
车轮制动***，用于在车轮制动过程将车辆动能转换为机械能和第一热能；
机械能回收***，用于基于电池荷电状态确定电池可吸收电能，基于机械能与能量转换效率确定可转换电能，并当电池可吸收电能大于等于可转换电能时，将机械能转换为能量值等于所述可转换电能的充电电能；当电池可吸收电能小于可转换电能时，将机械能转换为能量值等于所述电池可吸收电能的充电电能及第二热能；
热传导装置，用于当电池温度低于预先设定的温度门限值时，利用第一热能对电池加热。
在一个实施方式中：
机械能回收***，还用于将第二热能传递到热传导装置；
热传导装置，还用于当电池吸收第一热能后的温度低于预先设定的温度门限值时，利用第二热能对电池加热。
在一个实施方式中：
所述机械能回收***包括电机及电机控制器。
在一个实施方式中：
热传导装置包括蒸发吸收部件，所述蒸发吸收部件与二元混合物的循环回路连接，所述二元混合物包括制冷的第一流体和吸收性的第二流体，所述第一流体在所述蒸发吸收部件的蒸发部分被蒸发，然后在所述蒸发吸收部件的吸收部分被富含第二流体的二元混合物吸收。
在一个实施方式中，所述蒸发吸收部件包括：
至少两个相对的参照表面，分别界定形成蒸发部件和吸收部件的两个区域；
所述第一流体的供给装置，在所述蒸发部件的参照表面上；
富含第二流体的二元混合物的供给装置，在所述吸收部件的参照表面上；
其中形成所述蒸发部件和所述吸收部件之一的至少一个区域是由多孔材料构成。
在一个实施方式中：
车轮制动***包括鼓式制动器和盘式制动器。
在一个实施方式中：
还包括：
电池管理***，用于向机械能回收***提供所述电池荷电状态和电池温度。
一种新能源汽车的制动能量回收方法，该方法包括：
在车轮制动过程将车辆动能转换为机械能和第一热能；
基于电池荷电状态确定电池可吸收电能，基于机械能与能量转换效率确定可转换电能，并当电池可吸收电能大于等于可转换电能时，将机械能转换为能量值等于所述可转换电能的充电电能；当电池可吸收电能小于可转换电能时，将机械能转换为能量值等于所述电池可吸收电能的充电电能及第二热能；
当电池温度低于预先设定的温度门限值时，利用第一热能对电池加热。
在一个实施方式中，该方法还包括：
当电池吸收第一热能后的温度低于预先设定的温度门限值时，利用第二热能对电池加热。
一种新能源汽车，包括如上的新能源汽车的制动能量回收***。
从上述技术方案可以看出，在本发明实施方式中，***包括：车轮制动***，用于在车轮制动过程将车辆动能转换为机械能和第一热能；机械能回收***，用于基于电池荷电状态确定电池可吸收电能，基于机械能与能量转换效率确定可转换电能，并当电池可吸收电能大于等于可转换电能时，将机械能转换为能量值等于所述可转换电能的充电电能；当电池可吸收电能小于可转换电能时，将机械能转换为能量值等于所述电池可吸收电能的充电电能及第二热能；热传导装置，用于当电池温度低于预先设定的温度门限值时，利用第一热能对电池加热。由此可见，本发明实施方式可以利用制动能量对电池电能进行补充，提高制动能量回收率。
另外，本发明实施方式对电池的电能进行补充，延长了电池的使用寿命。
附图说明
以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
图1为根据本发明新能源汽车制动能量回收控制的示意图。
图2为根据本发明新能源汽车制动能量回收***的结构图。
图3为根据本发明新能源汽车制动能量回收***实现热传导的示意图。
图4为根据本发明新能源汽车制动能量回收方法的流程图。
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。
为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。
图1为根据本发明新能源汽车制动能量回收控制的示意图。如图1所示，新能源汽车制动能量回收控制过程包括：
(1)踩下制动踏板，制动器作用，车辆动能转化为机械能和热能；
(2)机械能通过电机转化为电能E，根据电机及电机控制器参数判断可转化而成的电能E1，并根据电池状态判断电池可吸收电能E2；若E2＞E1，则电机完全吸收机械能并转化；若E2＜E1，则一部分机械能转化为热能被利用；
(3)由车辆动能转化的热能一部分散失一部分被收集利用，被收集的热能根据电池状态有以下应用：
(a)电池温度低，则通过传热装置对电池进行加热；
(b)电池容量低，则热能通过能量转化装置转化为电能，对电池进行充电；
(c)电池温度和容量同时处于恶劣状态时优先为电池加热；
(d)电池温度高则通过热传导装置散热到空气中。
在图1中，未显示整车能量控制***及整车控制器(VCU)：电池管理***(BMS)采集电池状态参数，包括电流、电压、温度、容量等参数；整车能量控制***根据BMS反馈判断电机需要吸收的机械能；未被电机吸收的机械能由VCU控制进入集热装置内，并根据之前BMS反馈判断对电池加热或充电。
基于图1所示结构，图2为根据本发明新能源汽车制动能量回收***的结构图。
如图2所示，新能源汽车的制动能量回收***，包括：
车轮制动***201，用于在车轮制动过程将车辆动能转换为机械能和第一热能；
机械能回收***202，用于基于电池荷电状态确定电池可吸收电能，基于机械能与能量转换效率确定可转换电能，并当电池可吸收电能大于等于可转换电能时，将机械能转换为能量值等于所述可转换电能的充电电能；当电池可吸收电能小于可转换电能时，将机械能转换为能量值等于所述电池可吸收电能的充电电能及第二热能；
热传导203，用于当电池温度低于预先设定的温度门限值时，利用第一热能对电池加热。
制动能量回收***还可以包括：电池管理***，用于向机械能回收***提供电池荷电状态和电池温度。
其中，机械能回收***具有预定的机械能与能量转换效率。机械能回收***202可以基于机械能与能量转换效率计算出由机械能转换出的可转换电能。
在一个实施方式中：
机械能回收***202，还用于将第二热能传递到热传导装置203；
热传导装置203，还用于当电池吸收第一热能后的温度低于预先设定的温度门限值时，利用第二热能对电池加热。
优选的，机械能回收***包括电机及电机控制器。
在一个实施方式中：热传导装置203包括蒸发吸收部件，其中蒸发吸收部件与二元混合物的循环回路连接，二元混合物包括制冷的第一流体和吸收性的第二流体，第一流体在所述蒸发吸收部件的蒸发部分被蒸发，然后在蒸发吸收部件的吸收部分被富含第二流体的二元混合物吸收。
在一个实施方式中，蒸发吸收部件包括：
至少两个相对的参照表面，分别界定形成蒸发部件和吸收部件的两个区域；
所述第一流体的供给装置，在所述蒸发部件的参照表面上；
富含第二流体的二元混合物的供给装置，在所述吸收部件的参照表面上；
其中形成所述蒸发部件和所述吸收部件之一的至少一个区域是由多孔材料构成。
优选的，车轮制动***包括鼓式制动器和盘式制动器。鼓式制动器根据制动蹄张开装置形式的不同，可分为轮缸式制动器和凸轮式制动器。轮缸式制动器以液压制动轮缸作为制动蹄促动装置，多为液压制动***所采用；凸轮式制动器以凸轮作为促动装置，多为气压制动***所采用。盘式制动器有液压型的，由液压控制，主要零部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。盘式制动器散热快、重量轻、构造简单、调整方便。特别是高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，而且不怕泥水侵袭，在冬季和恶劣路况下行车，很多轿车采用的盘式制动器有平面式制动盘、打孔式制动盘以及划线式制动盘，其中划线式制动盘的制动效果和通风散热能力均比较好。
由此可见，本发明实施方式可以利用制动能量对电池电能进行补充，提高制动能量回收率。
另外，本发明实施方式对电池的电能进行补充，延长了电池的使用寿命。
以上示范性描述了热传导装置和车轮制动***的示范性实施例，本领域技术人员可以意识到，这种描述仅是示范性的，并不用于限定本发明实施方式的保护范围。
图3为根据本发明新能源汽车制动能量回收***实现热传导的示意图。图3所示的热传导，可以基于图2所示的新能源汽车制动能量回收***。
在图3中，新能源汽车制动能量回收控制过程包括：
(1)踩下制动踏板，制动器作用，车辆动能转化为机械能和第一热能；
(2)机械能通过电机转化为电能E，根据电机及电机控制器参数判断可转化而成的电能E1，并根据电池状态判断电池可吸收电能E2；若E2＞E1，则电机完全吸收机械能并转化；若E2＜E1，则一部分机械能转化为第二热能被利用；
(3)第一热能的一部分散失，另一部分被收集利用，被收集的热能根据电池状态有以下应用：当电池温度低于预先设定的温度门限值时，利用第一热能对电池加热；
(4)当电池吸收第一热能后的温度仍然低于预先设定的温度门限值时，利用第二热能对电池加热。
在图3中，未显示整车能量控制***及VCU：BMS采集电池状态参数，包括电流、电压、温度、容量等参数；整车能量控制***根据BMS反馈判断电机需要吸收的机械能；未被电机吸收的机械能由VCU控制进入集热装置内，并根据之前BMS反馈判断对电池充电。
基于上述描述，本发明实施方式还提出了一种新能源汽车制动能量回收方法。
图4为根据本发明新能源汽车制动能量回收方法的流程图。
如图4所示，该方法包括：
步骤401：在车轮制动过程将车辆动能转换为机械能和第一热能。
步骤402：基于电池荷电状态确定电池可吸收电能，基于机械能与能量转换效率确定可转换电能，并当电池可吸收电能大于等于可转换电能时，将机械能转换为能量值等于所述可转换电能的充电电能；当电池可吸收电能小于可转换电能时，将机械能转换为能量值等于所述电池可吸收电能的充电电能及第二热能。
步骤403：当电池温度低于预先设定的温度门限值时，利用第一热能对电池加热。
在一个实施方式中，该方法还包括：
当电池吸收第一热能后的温度仍然低于预先设定的温度门限值时，利用第二热能对电池加热。
其中，通过热传导装置利用第一热能和/或第二热能对电池加热。热传导装置包括蒸发吸收部件，所述蒸发吸收部件与二元混合物的循环回路连接，所述二元混合物包括制冷的第一流体和吸收性的第二流体，所述第一流体在所述蒸发吸收部件的蒸发部分被蒸发，然后在所述蒸发吸收部件的吸收部分被富含第二流体的二元混合物吸收。
在一个实施方式中，蒸发吸收部件包括：至少两个相对的参照表面，分别界定形成蒸发部件和吸收部件的两个区域；所述第一流体的供给装置，在所述蒸发部件的参照表面上；富含第二流体的二元混合物的供给装置，在所述吸收部件的参照表面上；其中形成所述蒸发部件和所述吸收部件之一的至少一个区域是由多孔材料构成。
可以将本发明实施方式提出的新能源汽车的制动能量回收方法应用到各种类型的新能源汽车中，包括并不局限于：纯电动汽车、混合动力汽车或燃料电池汽车，等等。
综上所述，在本发明实施方式中，***包括：车轮制动***，用于在车轮制动过程将车辆动能转换为机械能和第一热能；机械能回收***，用于基于电池荷电状态确定电池可吸收电能，基于机械能与能量转换效率确定可转换电能，并当电池可吸收电能大于等于可转换电能时，将机械能转换为能量值等于所述可转换电能的充电电能；当电池可吸收电能小于可转换电能时，将机械能转换为能量值等于所述电池可吸收电能的充电电能及第二热能；热传导装置，用于当电池温度低于预先设定的温度门限值时，利用第一热能对电池加热。由此可见，本发明实施方式可以利用制动能量对电池电能进行补充，提高制动能量回收率。
另外，本发明实施方式对电池的电能进行补充，延长了电池的使用寿命。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新能源汽车的制动能量回收***，其特征在于，包括：
车轮制动***，用于在车轮制动过程将车辆动能转换为机械能和第一热能；
机械能回收***，用于基于电池荷电状态确定电池可吸收电能，基于机械能与能量转换效率确定可转换电能，并当电池可吸收电能大于等于可转换电能时，将机械能转换为能量值等于所述可转换电能的充电电能；当电池可吸收电能小于可转换电能时，将机械能转换为能量值等于所述电池可吸收电能的充电电能及第二热能；
热传导装置，用于当电池温度低于预先设定的温度门限值时，利用第一热能对电池加热；
其中机械能回收***，还用于将第二热能传递到热传导装置；热传导装置，还用于当电池吸收第一热能后的温度低于预先设定的温度门限值时，利用第二热能对电池加热。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车的制动能量回收***，其特征在于，所述机械能回收***包括电机及电机控制器。
3.根据权利要求1所述的新能源汽车的制动能量回收***，其特征在于，
热传导装置包括蒸发吸收部件，所述蒸发吸收部件与二元混合物的循环回路连接，所述二元混合物包括制冷的第一流体和吸收性的第二流体，所述第一流体在所述蒸发吸收部件的蒸发部分被蒸发，然后在所述蒸发吸收部件的吸收部分被富含第二流体的二元混合物吸收。
4.根据权利要求3所述的新能源汽车的制动能量回收***，其特征在于，
所述蒸发吸收部件包括：
至少两个相对的参照表面，分别界定形成蒸发部件和吸收部件的两个区域；
所述第一流体的供给装置，在所述蒸发部件的参照表面上；
富含第二流体的二元混合物的供给装置，在所述吸收部件的参照表面上；
其中形成所述蒸发部件和所述吸收部件之一的至少一个区域是由多孔材料构成。
5.根据权利要求1所述的新能源汽车的制动能量回收***，其特征在于，车轮制动***包括鼓式制动器和盘式制动器。
6.根据权利要求1所述的新能源汽车的制动能量回收***，其特征在于，还包括：
电池管理***，用于向机械能回收***提供所述电池荷电状态和电池温度。
7.一种新能源汽车的制动能量回收方法，其特征在于，该方法包括：
在车轮制动过程将车辆动能转换为机械能和第一热能；
基于电池荷电状态确定电池可吸收电能，基于机械能与能量转换效率确定可转换电能，并当电池可吸收电能大于等于可转换电能时，将机械能转换为能量值等于所述可转换电能的充电电能；当电池可吸收电能小于可转换电能时，将机械能转换为能量值等于所述电池可吸收电能的充电电能及第二热能；
当电池温度低于预先设定的温度门限值时，利用第一热能对电池加热；该方法还包括：
当电池吸收第一热能后的温度低于预先设定的温度门限值时，利用第二热能对电池加热。
8.一种新能源汽车，其特征在于，包括如权利要求1的新能源汽车的制动能量回收***。
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