电动汽车制动能量回馈技术

第1章绪论

汽车工业已成为世界经济的重要支柱产业之一，汽车真正改变了人民的出行方式，提高了人民的生活水平，已成为现代社会不可或缺的一部分。电动汽车以电力为能源驱动车辆，当电力完全由可再生能源支撑时，电动汽车就成为低排放（甚至零排放）、无污染的交通工具。在政府积极作为、科技支撑、巨大的市场规模和创新的商业模式的激励下，我国新能源汽车产业处于从市场导入期到产业成长期的关键过渡阶段，在全球的电动汽车产业体系中具有举足轻重的地位，加快了汽车电动化的进程。

1.1汽车技术主要发展方向

1.1.1汽车产业面临的挑战

汽车是人类工业文明的产物，极大地改变了人类生产、生活方式，同时也加快了人类文明的发展速度，成为人们生活中必不可少的交通工具。我国的汽车产业经过近20年的高速增长之后，汽车年产销量已经达到2900万辆，接近全球年产销量的1/3。但随着汽车产业的快速发展，全球汽车保有量急剧攀升，石油短缺、环境污染、气候变暖和交通事故问题日益突出。图1.1所示为不同行业石油消耗比例，可以看出汽车工业是当前石油消耗的主要行业，所占比例高达35%。

随着我国经济进人新常态，调结构、稳增长，根据经济结构的对称态及在对称态基础上的可持续发展，而不仅仅是GDP、人均GDP增长和经济规模的最大化。经济新常态是用增长促发展，用发展促增长。汽车产业正处于前所未有的大变革时期，物联网、人工智能、云计算和大数据等与新一代信息通信技术迅速融合，新技术、新产业、新业态和新模式不断涌现并蓬勃发展。我国汽车产业的内外部发展环境都产生了巨大变化，表现在汽车产业的发展速度由中高速转为中低速；汽车产品消费由中低端转为中高端；汽车的设计生产由技术引进转为自主创新；汽车产品竞争由销售价格竞争转为品牌竞争。

1.汽车产业的发展速度由中高速转为中低速

根据我国相关部门的统计，截至2021年3月，我国机动车保有量达3.78亿辆。其中，汽车保有量达2.87亿辆；新能源汽车保有量为551万辆，与2020年底相比增加了36万辆，增长9.45%。

从相关数据分析可知，自2015年起，我国国内的汽车产业已从中高速发展转为中低速发展，利润明显下降，汽车产业发展进入转型调整期。2001~2021年我国汽车销量及其增长率见表1.1。2001~2010年我国汽车产销量年平均增长速度为24%左右，2011~2014年我国汽车产销量年平均增长速度下降到7%左右；2015年我国汽车产销量年平均增长速度下降到3%左右。2020年，我国汽车产销量分别为2523万辆和2531万辆，比2019年分别下降了2.0%和1.8%；新能源汽车产销量分别为136.6万辆和136.7万辆，比2019年分别增加了10%和13.3%。2021年，我国汽车产销量分别为2608万辆和2628万辆，比2020年分别增加了3.4%和3.8%；新能源汽车产销量分别为367.7万辆和352.1万辆，比2020年分别增加了169.2%和157.6%。

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本书以电动汽车为研究对象，全面阐述了电动汽车制动能量回馈系统的组成结构和相关控制理论；提出了一种新型制动能量回馈系统结构，把串并联切换技术应用到超级电容器中，与优化设计的功率变换器结合使用；通过建立回馈制动状态下的电动汽车行驶动力学方程，提出在不同制动强度和制动初速度的条件下，实施不同的制动力分配控制策略；在Matlab/Simulink中建立了电源模型、功率变换器模型、H桥逆变器和电机模型，仿真分析了提出的新型制动能量回馈系统结构和制动力分配控制策略的可行性。