电动车能量回收解决方案探讨

梁建清

摘 要：电能作为现代工业的基础能源已被使用的非常广泛，当前的电能主要来自其他形式能量的转换，包括水能（水力发电）、热能（火力发电）、原子能（核电）、风能（风力发电）、化学能（电池）及光能（光电池、太阳能电池）等;但以某种交通工具向前或者向后运动时所产生的惯性为基础的动力源用于发电的形式目前还没有出现。电动车因无尾气污染、噪音低、性能高等特点已成为现代人出行代步重要交通工具，电动车的工作原理是通过车轮转动达到前进的目的。利用电动车行走的惯性和下坡重力势能的惯性发电机（轮毂发电机和轮轴发电机）发电进行能量回收可以很好地解决电动车的续航里程问题同时也能起到节能减排的目的。

关键词：电动车;惯性;发电

1 引言

惯性发电机包括了电动汽车的轮毂发电机和轮轴发电机：轮毂发电机即为车轮内装发电机，它的最大特点就是将车轮的转动带动发电机的转子转动，从而达到发电的目的。轮毂发电机的优点是在传统电动汽车现有的续航里程不变的情况下而增加了一个电力补充来源，车辆可以在不影响蓄电池使用寿命的情况下一边行驶一边充电从而达到延长续航里程的作用。轮轴发电机是由轮毂转动带动传动轴连接的轮轴发电机的转子转动，从而达到发电的目的。轮轴发电机的优点是在传统电动汽车现有的续航里程不变的情况下而增加了一个电力补充来源，车辆可以在不影响蓄电池使用寿命的情况下一边行驶一边充电从而达到延长续航里程的作用。加以轮毂发电机和轮轴发电机相匹配同时配置在同一辆电动车上时就形成了一辆电动汽车有多个发电机组成的电源补充供应。

2 利用行走的惯性和下坡进行发电的原理

由于行驶的汽车是一个连续运动的物体，在汽车行驶的过程中道路是有起伏坡度的。

因此我们可以利用车辆向前运动惯性的惯性发电机（轮毂发电机和轮轴发电机）将汽车运动中的动能转变为驱动电机电能，下坡时汽车的重力势能转变为汽车动能，汽车动能再转变为驱动电机的电能，这样就可以解决掉了一部分无用能量的消耗转化成了驱动电机电能，从而达到一边行驶一边发电的能量回收的目的。

因此惯性发电机（轮毂发电机和轮轴发电机）既是机械动能转化为电能的装置同时也是汽车与地球之间在运动的过程中的相互作用力的能量转化装置。

3 能量回收的实施方案

一般情况下一辆四轮电动车属于集中式驱动电机组成的驱动系統可以配备两个到四个轮毂发电机，同时还可以配备两个轮轴发电机;属于轮毂式两轮驱动电机组成的驱动系统可以配备四个轮轴发电机，同时还可以配备两个轮毂发电机;属于轮毂式四轮驱动电机组成的驱动系统可以配备四个轮轴发电机。惯性发电机是在进一步提高能量利用率的基础上，充分提高了车辆整体的能量回收率。

为了使电动汽车具有良好的机械性能、电驱动性能及合理的能量分配等，电动汽车的能源管理系统必须对能量系统的工作进行有效监测和控制，使电动汽车的能量进行最佳流动，以实现最大限度的利用能量循环转换来提高汽车的经济性能。

以下是电动汽车能回收系统的解决方案：

（1）属于集中式前置驱动电机，可以配备四个轮毂发电机和一个后置轮轴发电机。

（2）属于集中式后置驱动电机，可以配备四个轮毂发电机和一个前置轮轴发电机。

（3）属于集中式前置驱动电机，可以配备四个轮毂发电机和两个后置轮轴发电机。

（4）属于集中式后置驱动电机，可以配备四个轮毂发电机和两个前置轮轴发电机。

（5）属于轮毂式驱动电机，可以配备两个前置轮轴发电机和两个后置轮轴发电机。

4 进行能量回收的可行性分析

新能源汽车采用的是清洁能源，比如：电力、太阳能、氢气等，而电力是当前新能源汽车应用最多最广的动力来源。传统的两轮电动车是由一个从动轮（非动力轮）和一个动力轮（装有电动机）搭载蓄电池以及车架，车座等装置，由蓄电池向动力轮上的电动机提供电能通过电动机做功带动车轮转动而达到前进的目的，或者是带脚踏的人力助动加蓄电池电能提供到电动机做功而达到前进的目的。传统三轮或四轮电动车是由一个或多个电动机通过蓄电池提供的电能转换为机械能做功并带动传动装置及轮胎的转动或者直接在轮胎上装上电动机带动轮胎转动使车辆达到前进的目的。电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆，由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，电动汽车的种类：纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车，其中纯电动汽车由电动机驱动的汽车，电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。它使用存储在电池中的电来发动，在驱动汽车时有时使用12或24块电池，有时则需要更多，其中电源为电动汽车的驱动电动机提供电能，电动机将电源的电能转化为机械能，应用最广泛的电源是铅酸蓄电池，但随着电动汽车技术的发展，电源主要有钠硫电池、镍镉电池、锂电池、燃料电池等，这些新型电源的应用，为电动汽车的发展开辟了广阔的前景，随着国家对环境问题的越来越重视，大力提倡节能减排，减少对环境的污染，汽车行业也积极响应国家的环保政策，不断进行创新，力争打造出环保型汽车，新能源车即将得到空前的发展，新能源汽车采用的是清洁能源，比如：电力、太阳能、氢气等，而电力是当前新能源汽车应用最多最广的动力来源，然而电动汽车目前存在充电难、充电慢，续航里程较短的缺点因此大大限制了电动车的发展进程，利用电动车行走的惯性和下坡重力势能进行发电进行能量回收在当前社会科技水平技术阶段具有可实际操作实施条件，并且也很符合现阶段新能源汽车发展需求。

5 结语

由于传统电动车需要电能大多是以依赖于外部电源充电而获得能源，作为现代及未来交通工具产品，最大程度地提高其能源使用效率，能够达到将有限资源充分发挥利用的目的，有助于建设节能型社会。

参考文献：

[1]郭金刚，董昊轩.四轮毂电机驱动电动汽车动力系统优化匹配[J].公路交通科技，2019，36（07）：150-158.