電動車能量回收解決方案探討

梁建清

摘 要：電能作為現代工業的基礎能源已被使用的非常廣泛，當前的電能主要來自其他形式能量的轉換，包括水能（水力發電）、熱能（火力發電）、原子能（核電）、風能（風力發電）、化學能（電池）及光能（光電池、太陽能電池）等;但以某種交通工具向前或者向后運動時所產生的慣性為基礎的動力源用于發電的形式目前還沒有出現。電動車因無尾氣污染、噪音低、性能高等特點已成為現代人出行代步重要交通工具，電動車的工作原理是通過車輪轉動達到前進的目的。利用電動車行走的慣性和下坡重力勢能的慣性發電機（輪轂發電機和輪軸發電機）發電進行能量回收可以很好地解決電動車的續航里程問題同時也能起到節能減排的目的。

關鍵詞：電動車;慣性;發電

1 引言

慣性發電機包括了電動汽車的輪轂發電機和輪軸發電機：輪轂發電機即為車輪內裝發電機，它的最大特點就是將車輪的轉動帶動發電機的轉子轉動，從而達到發電的目的。輪轂發電機的優點是在傳統電動汽車現有的續航里程不變的情況下而增加了一個電力補充來源，車輛可以在不影響蓄電池使用壽命的情況下一邊行駛一邊充電從而達到延長續航里程的作用。輪軸發電機是由輪轂轉動帶動傳動軸連接的輪軸發電機的轉子轉動，從而達到發電的目的。輪軸發電機的優點是在傳統電動汽車現有的續航里程不變的情況下而增加了一個電力補充來源，車輛可以在不影響蓄電池使用壽命的情況下一邊行駛一邊充電從而達到延長續航里程的作用。加以輪轂發電機和輪軸發電機相匹配同時配置在同一輛電動車上時就形成了一輛電動汽車有多個發電機組成的電源補充供應。

2 利用行走的慣性和下坡進行發電的原理

由于行駛的汽車是一個連續運動的物體，在汽車行駛的過程中道路是有起伏坡度的。

因此我們可以利用車輛向前運動慣性的慣性發電機（輪轂發電機和輪軸發電機）將汽車運動中的動能轉變為驅動電機電能，下坡時汽車的重力勢能轉變為汽車動能，汽車動能再轉變為驅動電機的電能，這樣就可以解決掉了一部分無用能量的消耗轉化成了驅動電機電能，從而達到一邊行駛一邊發電的能量回收的目的。

因此慣性發電機（輪轂發電機和輪軸發電機）既是機械動能轉化為電能的裝置同時也是汽車與地球之間在運動的過程中的相互作用力的能量轉化裝置。

3 能量回收的實施方案

一般情況下一輛四輪電動車屬于集中式驅動電機組成的驅動系統可以配備兩個到四個輪轂發電機，同時還可以配備兩個輪軸發電機;屬于輪轂式兩輪驅動電機組成的驅動系統可以配備四個輪軸發電機，同時還可以配備兩個輪轂發電機;屬于輪轂式四輪驅動電機組成的驅動系統可以配備四個輪軸發電機。慣性發電機是在進一步提高能量利用率的基礎上，充分提高了車輛整體的能量回收率。

為了使電動汽車具有良好的機械性能、電驅動性能及合理的能量分配等，電動汽車的能源管理系統必須對能量系統的工作進行有效監測和控制，使電動汽車的能量進行最佳流動，以實現最大限度的利用能量循環轉換來提高汽車的經濟性能。

以下是電動汽車能回收系統的解決方案：

（1）屬于集中式前置驅動電機，可以配備四個輪轂發電機和一個后置輪軸發電機。

（2）屬于集中式后置驅動電機，可以配備四個輪轂發電機和一個前置輪軸發電機。

（3）屬于集中式前置驅動電機，可以配備四個輪轂發電機和兩個后置輪軸發電機。

（4）屬于集中式后置驅動電機，可以配備四個輪轂發電機和兩個前置輪軸發電機。

（5）屬于輪轂式驅動電機，可以配備兩個前置輪軸發電機和兩個后置輪軸發電機。

4 進行能量回收的可行性分析

新能源汽車采用的是清潔能源，比如：電力、太陽能、氫氣等，而電力是當前新能源汽車應用最多最廣的動力來源。傳統的兩輪電動車是由一個從動輪（非動力輪）和一個動力輪（裝有電動機）搭載蓄電池以及車架，車座等裝置，由蓄電池向動力輪上的電動機提供電能通過電動機做功帶動車輪轉動而達到前進的目的，或者是帶腳踏的人力助動加蓄電池電能提供到電動機做功而達到前進的目的。傳統三輪或四輪電動車是由一個或多個電動機通過蓄電池提供的電能轉換為機械能做功并帶動傳動裝置及輪胎的轉動或者直接在輪胎上裝上電動機帶動輪胎轉動使車輛達到前進的目的。電動汽車是指以車載電源為動力，用電機驅動車輪行駛，符合道路交通、安全法規各項要求的車輛，由于對環境影響相對傳統汽車較小，其前景被廣泛看好，電動汽車的種類：純電動汽車、混合動力汽車、燃料電池汽車，其中純電動汽車由電動機驅動的汽車，電動汽車是指以車載電源為動力，用電機驅動車輪行駛，符合道路交通、安全法規各項要求的車輛。它使用存儲在電池中的電來發動，在驅動汽車時有時使用12或24塊電池，有時則需要更多，其中電源為電動汽車的驅動電動機提供電能，電動機將電源的電能轉化為機械能，應用最廣泛的電源是鉛酸蓄電池，但隨著電動汽車技術的發展，電源主要有鈉硫電池、鎳鎘電池、鋰電池、燃料電池等，這些新型電源的應用，為電動汽車的發展開辟了廣闊的前景，隨著國家對環境問題的越來越重視，大力提倡節能減排，減少對環境的污染，汽車行業也積極響應國家的環保政策，不斷進行創新，力爭打造出環保型汽車，新能源車即將得到空前的發展，新能源汽車采用的是清潔能源，比如：電力、太陽能、氫氣等，而電力是當前新能源汽車應用最多最廣的動力來源，然而電動汽車目前存在充電難、充電慢，續航里程較短的缺點因此大大限制了電動車的發展進程，利用電動車行走的慣性和下坡重力勢能進行發電進行能量回收在當前社會科技水平技術階段具有可實際操作實施條件，并且也很符合現階段新能源汽車發展需求。

5 結語

由于傳統電動車需要電能大多是以依賴于外部電源充電而獲得能源，作為現代及未來交通工具產品，最大程度地提高其能源使用效率，能夠達到將有限資源充分發揮利用的目的，有助于建設節能型社會。

參考文獻：

[1]郭金剛，董昊軒.四輪轂電機驅動電動汽車動力系統優化匹配[J].公路交通科技，2019，36（07）：150-158.