汽车及消费电子产品的电能再生技术

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简介:CO2排量限制日益严格 电能循环利用技术不断发展

从混合动力车、电动自行车、电车、电梯,到工业车床、机器人、生产设备、建筑起重机等,最近,越来越多使用电动机的设备都在引入电能再生技术。通过将电动机减速时产生的电能加以回收,并进行再次利用,能够提高设备的能源效率。

电能再生技术最初是被应用在装备了大型电动机的设备上,目前,该技术也开始向低功率设备渗透。电能再生技术始于八十年代末,主要用于回收电车制动时产生的电能。之后,该技术开始在需要100kw以上输出功率的工业设备及机床等机械设备间推广应用。

开发车床设备及工业机器人的日本FANuC公司目前每年销售约100万台设备,这些设备均可以使用电能再生技术。同样,将在大型设施中使用的电梯下降中产生的能量作为电能进行回收,并加以利用的技术也不再罕见。

使这种电能再生技术一举成名的是1997年丰田汽车推出的混合动力车“普锐斯”。电能再生技术在混合动力车中的应用使其在汽车领域逐渐普及,之后又被应用在输出功率仅为数百w的具有电子加速器的电动自行车中。最近,不仅是带电动机的设备,在开关电源中集成了电能再生电路的Ac-Dc转换器也已经问世,并开始被应用于输出功率为300w左右的工业电源设备中。

法规强化趋势增强

过去,电能再生技术的发展比较缓慢。但是,为了实现在全球范围内减少CO2(二氧化碳)排量的目标,今后该技术将会出现应用范围急速扩大的发展趋势。

目前,各国正朝着“到2050年将CO2排量减少为目前的一半”的大目标,积极推动相关法规的实施,以支持“京都协议书”。该协议一旦开始执行将带有现实性意义,对于设备厂商而言,设备能源效率的高低将具有更大的意义:能源效率高的设备在销售时可给与相关的有利条件。反之,能源效率低的设备将会面对具有惩罚性的措施。

因此,看起来简单但效果惊人的电能再生技术开始受到关注。以最具代表性的混合动力车为例,将普通汽油车中的机械制动改为利用电动机让车辆减速,并将此时产生的电能储存在蓄电装置中,这样,储存的电能即可用于下一次的加速,从而达到节能的效果。

最重要的是,电能再生技术可以将以往舍弃的能源回收利用。以前,在谈到节能问题时,主要是考虑提高电动机及逆变器的能源效率。而电能再生技术是在过去的基础上进一步发挥节能效果的技术,该技术的应用有利于提高设备整体的能源效率。如果电动机及逆变器的能源效率能够提高,那么,对电能进行回收及再利用的效率也会提高,因此,使用电能再生技术将会产生更好的效果。

可明显减少CO2排量

在设备中使用电能再生技术后的效果很难用确切的数值表示,下面将以混合动力车为例进行讨论。

在混合动力车中,除了电能再生技术以外,还采取了其他一些可提高燃效的措施。与汽油车相比,混合动力车的燃料消耗可减少20%-30%。假设电能再生技术能够实现其中50%的效果,也就是说,电能再生技术能够将混合动力车的燃料消耗降低到汽油车的10%-15%。

此举带来的效果非常明显。2005年,日本的温室效应气体排放量按CO2换算时为12亿9300万吨,其中,在汽车排量中占绝大部分的运输部门的CO2排量为2亿5600万吨。如果运输部门的所有汽车均为具有电能再生系统的混合动力车或电动车,那么,CO2排量的削减效果将能达到2500万吨以上。

将来也会用于消费电子设备

电能再生技术不仅能在混合动力车上获得良好效果,只要是使用了电动机、频繁进行启动/停止的设备都会有明显的效果。因此,从还没有使用该技术的各种工业设备,到洗衣机等功耗较大的家电产品,今后,电能再生技术的应用范围将会不断扩大。

据洗衣机的设计人员介绍,在洗衣机的脱水过程中,制动电机在10几秒间会产生超过100W的电能。但是,现在的洗衣机中还没有集成蓄电装置,无法采用可以回收电能的设计。因此,为了不让产生的电能对电子器件带来不良影响,必须通过电动机的线圈将产生的热量散发出去。将来,如果蓄电装置的成本能够降低,就可以将电能再生技术应用到洗衣机中。该技术可以将脱水时回收的电能用于向烘干衣物的烘干机供电,以实现洗衣机电动机的小型化及大功率化。

除了这些利用电动机的设备之外,最近,在开关电源中出现了能回收开启时产生的浪涌电压,并将能源效率提高1%-2%的AC-DC转换器。该电源目前仅被用于工业设备中,市场还比较小,但电源厂商表示,汽车厂商对该电源也很感兴趣。今后,随着对CO2排量的限制更加严格,该电源将会被应用于各种各样的设备中。

电能再生并非难事

目前,在AC-DC转换器领域开始被逐渐利用的电能再生技术的主流仍然是基于电动机的电能再生,根据有无蓄电装置可分为两大类。

一类是将再生的电能传到系统外部,该方式不需要蓄电装置,它将回收的电能用作工厂内及建筑内的电源,对其他设备进行瞬时供电。另一类是将回收的电能储存在系统中的蓄电装置中,在设备需要电能时再加以利用。

在这两种方式中,将再生的电能传到外部的方式历史较长,早已被应用于电车及车床设备上。而随着混合动力车的出现,利用蓄电装置储存电能的方式在近几年开始成为热点。

无论哪种方式,从技术上讲,只要具有可进行AC-DC转换及DC-AC转换的转换器(整流器和变频器),就能在电源和电动机之间有效地产生双向电流,就可以获得电能再生带来的节能效果。

不使用电阻器以降低成本

最初,在电车上应用电能再生技术的目的其实是降低制动系统的成本。过去的电车会令电动机减速时再生的电能流向电阻器,并作为热量消耗掉。但是,如果能将再生的电能直接传到电线上,就可以节省电阻器以降低成本,于是该技术被广泛应用于电车中。目前,各公司都在通过将再生的电能重新利用于其他电车的方法,来提高节能效果。

对于车床等工业设备应用领域来说,取消电阻器不仅能够降低成本,还可以省电,因此得到了广泛应用。省电的方式可分为两种:首先,通过将再生的电能用于向工厂内的其他设备供电,可以实现省电的效果。其次,以往在使用电阻器时,由于电阻器会产生热量,于是必须启动工厂内的冷气系统,因此,取消电阻器后,在这方面也可省电。

由于有这些优势,因此在使用电动机的工业设备中,将再生的电[newpage]

在混合动力车领域受青睐

与将电能传到外部的再生方式相比,先将回收的电能储存在蓄电装置中,在需要时再进行利用的方式最近开始受到青睐。

由于蓄电装置的价格较高,而且充电电池及电容器存在着可靠性的问题,因此,很多设备设计师都不愿意将蓄电装置放在设备内。工业设备厂商的技术工程师表示:“大多数设备最先损坏的地方都是电容器及电池的蓄电装置,所以,我们尽量不使用蓄电设备。”

丰田汽车于1997年推出的普锐斯打破了这种僵局。和电车不同,汽车无法从外部引入电源,因此,再生电能的唯一方式就是内置蓄电装置。

普锐斯的问世推动了镍氢充电电池、锂离子充电电池、大容量电容器等大功率应用蓄电装置的开发工作,同时也促进了提高性能和降低成本的开发活动。与汽油车相比,混合动力车的价格偏高。但是,随着汽油价格的高涨,以行驶10年计算,从包含汽油费在内的总成本来看,一些混合动力车开始和汽油车持平,而其CO2排量可远远低于汽油车。

受到这种状况的影响,使用蓄电装置来回收电能的产品逐渐增多。三洋电机通过使用目前在混合动力车中成为主流的镍氢充电电池,开发出可实现电能再生的、带电子加速器的自行车ENAKURU,并于2001年开始销售。以往,带电子加速器的自行车没有安装蓄电装置,因此不具备电能再生功能。通过集成电能再生功能,不仅可减少在家充电的次数,而且可使自行车加速器维持更长时间,因此获得了用户的大力支持。

以新的价值决定胜负

混合动力车和电动自行车以其节能效果为优势,销售量不断增加,但蓄电装置的价格仍然居高不下,如果仅依靠节能效果,在很多领域还很难推广普及。因此,在节能效果的基础上增加了新的附加价值的商品也相继问世。

三菱电机于2001年上市的小型电梯中采用了在混合动力车中得到应用的镍氢充电电池。楼宇中使用的小型电梯即使将电能传到外部,也没有可利用该电能的设备,因此,要将回收的电能存储到蓄电装置中,作为电梯的驱动源。与普通电梯相比,由于需要蓄电装置和控制装置,因此,成本会高出100万日元左右。但是,这种电梯在停电的情况下还能继续使用10分钟,在医院等地有较大的需求。

2007年7月,JR东日本公司试运行了集成锂离子充电电池的混合动力火车。同时,竹中工务店和小川制作所推出了使用电气双层电容器的建筑塔式起重机。混合动力火车的燃料削减效果达10%,建筑塔式起重机中效果达7%,除此之外,它们都还有更大的附加价值。

混合动力火车将柴油发动机和发电机连接在一起,因此可利用和电车相同的逆变器及驱动电动机。这样,混合动力火车不仅可以使用和电车相同的维修方式,而且,和传统的火车不同,它还可以通过降低机械制动的损耗来减少器件的更换次数。

通过对电容器进行组合,建筑塔式起重机可降低从外部引入交流电源时的最大电压,从而可实现受电设备的小型化。在建造以往无法放置受电设备的中型楼宇设施时,就可以使用建筑塔式起重机了。

此外,川崎重工业正在开发利用镍氢充电电池的新一代路面电车。该公司通过将蓄电装置设置在车辆内,可在不接受电线供电的情况下。以10km以上的速度行驶,这样可将架设电线等基础设施的投资控制在最低限。

应用领域更加多样不断孕育出新价值

电能再生技术开始向各种设备渗透,并已经逐步应用于电车、建筑起重机、工业车床、混合动力车、带电子加速器的自行车等使用电动机的设备以及AC-DC转换器等。各公司的研究方向主要可分为提供附加价值、优化再生控制、开发基础技术等三大类。

在提供附加价值方面,JR东日本、川崎重工、竹中工务等公司通过使用电能再生技术不仅达到了节能效果,还为产品带来了新的附加价值,成功实现了商品化,并准备推向实用。在优化再生控制方面,丰田汽车及三洋电机正在不断地对产品进行改善,以更有效地实现电能再生。在开发基础技术方面,为了提高电能再生效果,安川电机、EV电机系统、ETA电机工业等公司加大了基础技术的开发力度。各厂商均经过各种努力,使自己的产品更具特色。

提供附加价值

在日本山梨县,连接小渊泽站和小诸站的JR东日本小海线由于没有电力线,至今还有部分在使用内燃机车。但是,从2007年7月31日起,该线路上开始试运行混合动力火车。

可削减维修费用

这种混合动力火车将KOMATSU公司生产的直列6缸直喷式共轨柴油发动机与发电机直接相连,用2个输出为95kW的驱动电动机进行驱动,即为串联方式的混合动力火车。混合动力火车在制动时。和普通的电力火车一样,用驱动电动机回收电能,回收的电能可对集成在车顶的锂离子充电电池进行充电。该电池的容量为15.2kWh,重量约为500kg。为了防止性能老化,电池在使用时不充满,而是将SOC(充电状态)控制在约20%-60%的范围内。

根据JR东日本公司的试运行仿真结果显示,在小海线上,混合动力火车的燃效比普通的火车提高了10%。该公司表示,在某些路段。燃效甚至可提高20%。据介绍,在较为平坦、车站间距较短、启动/停止较为频繁的路线上,燃效的改善效果较高。

但是,仅靠降低燃耗,目前还无法填补蓄电装置等带来的高成本问题。该公司认为,除了有节能效果之外,新的混合动力火车在削减维修及定期检查费用等方面,也有明显的效果。

通过使用串联的方式,该公司开发的混合动力火车中的驱动电动机及逆变器均可使用和电车相同的产品。而且,将驱动电动机回收的电能传到蓄电装置中的转换器也直接沿用了逆变器。据JR东日本研发中心尖端铁道系统开发中心科长野元浩介绍:“除了柴油机和发电机之外,我们都采用了和电车相同的系统,因此,可以和电车采用相同的维修和定期检查。”

JR东日本公司拥有1万辆电车,但普通火车只有530辆。因此,使用和电车相同的维修方法更加有利。对于司机而言,该车的驾驶感觉和电车一样,更易于驾驶。与传统的火车相比,停车时感觉不到发动机的声音,行驶过程中发动机也很安静,因此受到用户广泛好评。

据介绍,并联方式可以提高综合的能源效率,但是,采取并联方式后需要一些机械性的器件,如将发动机的动力传输到车轮的变速器等,因此,无法采用和电车一样的维修及定期检查方法。

解决电车无架线问题[newpage]在有轨电车方面,全球都非常关注新一代的路面电车。目前,新一代路面电车主要被应用在欧美,它具有低地板,容易上下,最高速度可达50km/h等优点,是都市中的新型交通工具,并被寄予厚望。而且,路面电车不排放有害气体。给环境带来的负担较低,是解决大城市大气污染的有效措施。

为了显现出产品差异化,川崎重工业准备在新一代路面电车中集成蓄电装置,以引入电能再生技术。该公司正在开发集成了16个10kWh的镍氢充电电池模块的新一代路面电车SWIMO。该公司专为新一代路面电车开发了镍氢充电电池。并设计了专用车身,并准备在2007年内开始进行试运行试验。

与普通的新一代路面电车相比,SWIMO的主要特点为:即使没有架线,它也可以用10km的速度行驶。这主要是因为它集成了蓄电装置,可将减速时的电能回收并加以利用。在路面电车运行的城市中,由于桥梁和过街天桥较多,很难在街道上设置新的架线。如果要设置新的架线,就需要进行更改桥梁和过街天桥高度等大规模的改建工程,要投入巨大的财力。而采用正在开发的SWIMO就可以解决这个问题。缩小受电设备的体积

竹中工务店和小川制作所于2007年4月开发出了可兼用电气双层电容器和商用电源的建筑用固定式塔式起重机,并于2007年7月起在东京进行试运行试验。

在用起重机将吊起的货物放下的过程中,用电动机回收的电能对电气双层电容器充电,并将其用于起重机的起吊及旋转操作。通过这种方式,起重机的能源效率可提高7%左右。而且,使用电气双层电容器中存储的电能时可降低商用电源的最大功率,有利于实现受电设备的小型化。在此次开发的塔式起重机的受电设备中。原本需要53kW的地方可降低为24kW。

据竹中工务店生产本部机械技术部长坪田章介绍:“如果能够缩小塔式起重机的受电设备,那么,在对建筑中使用的设备进行规划时,就能有更多的选择。”对于建筑公司而言,要根据建筑现场来选择使用不同的起重机。比如,与移动式塔式起重机相比,固定式起重机的输出功率较高,在一次性搬运重物方面的效率较高。但由于受电设备较大,固定式起重机需要有大功率用电环境和较大的放置面积,否则就很难使用。

此次的塔式起重机中共使用了3个电动机,包括:起吊的电动机、调整吊臂起伏的电动机和旋转吊臂的电动机。

电气双层电容器由日本Chemi-Con公司生产,最大存储能量为4MJ。充放电在满充电25%-90%的范围内进行。据坪田介绍:“使用电气双层电容器的理由是,它比锂离子充电电池的安全性高,更容易控制。”

优化再生控制

丰田汽车公司的混合动力车所使用的控制方法被称为“拍肩膀式控制”。

普锐斯的制动控制系统是同时采用了两个制动的“再生协调制动”:一个是在电动机减速时回收电能的再生制动,另一个是用电子控制油压量的机械制动(ECB)。系统中由再生制动将回收的电能对镍氢充电电池进行充电。

再生协调制动控制主要由两个电子控制单元(ECU)负责,包括控制机械制动的“制动ECU”和控制基于电动机的再生制动的“丰田混合动力系统ECU(THS-ECU)”。

拍肩膀式控制是指,在必要的制动力中,依靠THS-ECU的再生制动所产生的制动力,对制动ECU的机械制动力进行调整的控制方法。制动ECU就像是被THS-ECU拍了一下肩膀,由THS-ECU通知其所需要的控制量,因此被称为拍肩膀式控制。

实现最佳的电能再生控制

混合动力车的最大卖点就是燃效高。为了提高燃效,就要尽量多使用再生制动。因此,为了使两个ECU的协调控制更加简单,便产生了拍肩膀式控制方法。

具体而言,制动ECU先根据制动踏板的踩踏量,计算出驾驶员所要求的刹车转矩值,再将该转矩值发送给THS-ECU。然后,THS-ECU将该转矩值当作再生制动转矩的目标值,产生再生制动转矩。与此同时,THS-ECU将产生的再生制动转矩发送给制动ECU。制动ECU计算出驾驶员要求的转矩值和再生制动产生的转矩值的差,决定机械制动转矩的目标值,并产生机械制动转矩。

在拍肩膀式控制中,需要最大限度地使用基于THS-ECU的再生制动。使其优先于机械制动。将再生制动和机械制动产生的制动力进行比较,可以发现,两个制动力的比例会随着电动机的特性发生变化。电动机转矩在低速区变大,在高速区变小。因此,车速较低时,再生制动的比例较大,车速较高时,机械制动的比例较大。但当车要停止时,所有的制动力都是基于机械制动的。消除制动时的异样感

混合动力车的制动系统不仅需要提高燃效。在汽车行驶过程中,制动系统是会极大影响驾驶感觉的系统,很多驾驶员都非常重视汽车在刹车时的感觉。

混合动力车中使用了两个制动,为了不让驾驶员有异样的感觉,需要将制动控制进行细分,让人感觉只有一个制动。在拍肩膀式控制中,用机械制动调整最终的制动量。该公司开发出能以高分辨率、高应答性进行控制的电磁阀门,并将其作为控制机械制动中油量及汽油流向的调节器。使用该电磁阀门,可对机械制动产生的制动力进行细致的调整,使两个制动的衔接非常流畅,在刹车时不会让人产生异样的感觉。

根据路面状况进行再生控制

和普锐斯一样,通过推行再生制动控制来提高产品竞争力的,是三洋电机带电子加速器的自行车ENAKURU。在日本,带电子加速器的自行车的销售量约为30万台,近几年,该领域仍保持着增长的趋势。该公司生活家电本部销售企划主任植树茂弘介绍说:“虽然ENAKURU的价格比其他公司的产品略高,但销售量的增长率已经超过了市场的增长率。”据植树茂弘分析,其主要原因在于,通过电能的回收及再利用,不仅可以增加持续行驶的距离,而且在行驶过程中也可享受充电的乐趣。

在ENAKURU中,通过集成在前轮旋转轴上的控制电路,就可利用再生制动产生的电能对镍氢充电电池进行充电。制动系统也集成了普通的机械制动,据植树茂弘介绍,平时主要使用机械制动,再生制动起辅助作用。电动机控制的主要特征在于可根据行驶状况及路况自动切换控制。平均每次充电后,可持续行驶的距离能提高约26%。该公司从2007年7月推出的SPE系列开始采用该技术。过去均采用手动方式,骑自行车的人只需要轻轻一按制动控制杆,就可以将电动机切换成再生制动控制。

该公司并没有对以往车型的微控制器及存储器等硬件结构进行修改,而仅仅是通过更改算法,实现了此次的电动机控制。控制的类型主要分为4种:自行车发动时,在规定的上限值之前都可以使用电动机[newpage]为了有区分地使用这些控制,产品中使用了测定脚踏板踏力的转矩传感器和测定电动机旋转数的霍尔芯片,将传感器和霍尔芯片的输出与事先存储在存储器内的条件分布进行比较,即可推断出行驶状况及路面的坡度。比如,当脚踏板的踏力从0开始急增时,就判断自行车正在发动,并用电动机产生与脚踏板所需转矩相同程度的驱动力;当脚踏板所需转矩较小,而电动机旋转数较高时,就判断出自行车正在下坡,并根据行驶速度调整再生制动力。这样,通过细致地切换控制,即可延长行驶距离。

获得最大的再生电能

三洋电机在此控制的基础上,又在如何能获得最大的再生电能的问题上进行了研究。结果,该公司在通过开关元件的开/关操作,将电动机的再生制动产生的交流电转换成直流电,再传给电池进行回收的这一系列流程中,又增加了一个新的步骤。

该步骤是,通过切换开关元件,将再生制动产生的交流电先存储到电动机的电感中,再进行升压,升压后再次切换开关元件,对镍氢充电电池进行充电。这样,可以根据开关元件的开/关时间(占空比)改变升压时间和充电时间的比例,以调整再生电流量。再生电流量会根据行驶速度的不同而发生变化,但是,通过新步骤调整再生电流量,就总是能获得最大的再生电流量。具体而言,就是通过把串联电阻上测得的电流进行反馈,以改变占空比。

增大占空比,会使升压时间变长,再生电流量增加。但是,如果占空比过大,那么,对电池充电的时间变短,再生电流量又会降低。因此,要对占空比进行适当控制,使其不进入到再生电流量降低的区域。但是,受该公司使用的镍氢充电电池性能的影响,再生电流量的上限值为6A。因此,车速大时要缩小占空比,使其不超过6A。在这里,如果镍氢充电电池总是处于充满电的状态,无论再生电流量多大,都无法充电,这样就会进入再生制动无法工作的失效状态。在ENAKURU中,考虑到电池的安全性,当SOC(充电状态)达90%以上时,再生制动控制将会在工作1分钟后被停止。

据该公司生活家电本部电动自行车开发科科长数原寿宏介绍,今后的研究方向将主要是考虑如何能够改用锂离子充电电池。在该公司的再生控制中,由于可以通过改变占空比来产生脉冲状的再生电流,因此,确保充电时的安全性是目前的主要研究课题。

开发基础技术进行支持

电能再生技术的普及也推动了基础技术的研发工作。

为了能将动能更有效地转化为电能,最重要的是在各装置间的顺/逆方向产生顺畅的电流。为了达到更好的控制性,很多设备都没有使用直流电机,而是使用交流电机。但是,从事电动汽车及铁路车辆研究的东京大学生产技术研究所教授堀洋一则认为:“交流电的再生比直流电更困难。让交流电按顺/逆方向流动时,需要按照交流一直流一交流的顺序转换电能。因此,同样的电路需要两个转换器,很难提高效率。”

堀洋一教授还表示:“为了让两个转换器之间的电流平滑,还需要配备电容器。”这个问题也不能忽视。平滑电容器主要使用高容量的电解电容器。在设计电路时,电解电容器是要在安全性和可靠性上格外留意的元件。电解电容器是决定设备寿命的主要原因,而且也是妨碍设备小型化的主要原因。

以驱动和电能再生为前提的转换器

为了解决该问题,安川电机公司没有使用平滑电容器,而是开发出驱动,再生电能时效率均能达到96%的高效电动机驱动设备VarispeedAC。该设备使用了矩阵变频技术,可以从交流电源直接输出频率和电压不同的交流电。

由于可以从交流直接转换成交流,因此不需要平滑电容器。与以往的PWM转换器相比,该设备的转换效率提高了5%左右,同时还便于维修。该公司准备将该转换器用于再生电能较大的钢铁加工生产线。随着效率的提高,能带来漏电流较小,能控制谐波等优势。

矩阵变频器用9个双向开关替换了以往设置的2个PWM转换器。双向开关具备开/关、顺/逆方向电压的功能。通过使用交流电对该开关进行开/关操作,可直接输出不同电压及频率的三相交流。

实现矩阵变频器的方法主要有两种:一种是将开关元件和二极管进行组合,另一种是使用具有逆向耐压性的逆阻型开关元件。安川电机主要使用第二种方法,所使用的开关元件是富士电机生产的逆阻型IGBT。

今后,开关元件将从使用硅的IGBT向使用SiC的元件转移。据安川电机的山本介绍:“今后产品的开关频率将比现在更高,因此,将更难解决噪声问题。”

提高电能再生效率的电动机

电动机本身的技术开发也在不断发展。针对电动汽车及新一代路面电车等应用领域,EV电机系统公司开发了基于电能再生技术的同步电动机—Kaisei电动机。

该公司通过在电动机驱动部分不是采取定电压而是使用定电流驱动的电路,不仅可以使控制更加简单,提高电能再生效率,而且还可实现电动机的轻型化。该公司开发的样机输出功率为55kW,质量仅为12kg。

电动机的定子使用了钕磁石,通过切换4相电流进行驱动。驱动电流不是使用正弦波,而是使用矩形波。感测电动机旋转的传感器解算器的输出信号本身是矩形波,因此,可以将其作为电动机的控制信号反馈给电动机,不需要复杂的运算。再生控制也非常简单,只是将矩形波的相位翻转180度,就可以作为再生制动,产生制动力。

在Kaisei电动机中,所有的驱动电路都使用定电流电路。在电动机控制中,通常情况下,会使用将蓄电装置产生的输出电压恒定化的稳压电路。电动机产生的再生电能的电压比蓄电装置的电压低时。必须升压后再对蓄电装置进行充电。但是能升压的电压也有下限,想更高效地用低速行驶的电动汽车产生的再生电能进行充电,是非常困难的。而在此次的开发品中,所有的驱动电路均由定电流电路构成,电路比较复杂,但是不用升压就能对蓄电装置充电,因此可提高电能再生效率。

对效率和价格的执着

使用电动机将动能转化为电能进行回收再利用的方法各有不同,在ETA电机工业公司开发的300W无风扇开关电源BBS300中,采用了将电路在开/关时产生的浪涌电压存储到电容器中,再进行利用的方法。该产品效率比以往提高了1%-2%。成本也得到了降低。

在该电源电路中,有一个和元件并联连接的保护电路,称为“缓冲电路”。其目的在于保护元件,避免其受到过大的电压、主电流以及电压急剧变化带来的影响。用缓冲电路控制浪涌电压后,电流被存储在用于再生的电容器中。当对开关元件进行开/关操作时,再生电容器会产生电位差,存储在电容器中的电流就可被电源回收再利用。

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