电动汽车电机控制与驱动技术全套配套课件项目十 电动汽车再生制动控制技术.ppt

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1、项目十电动汽车再生制动控制技术第一节电动汽车再生制动控制系统概述电动汽车再生制动的基本原理是:通过具有可逆作用的电动机/发电机来实现电动汽车动能和电能的转化。在汽车减速或制动时，可逆电机以发电机形式工作，汽车行驶的动能带动发电机将汽车动能转化为电能并储存在储能器(蓄电池或超级电容器)中；在汽车起动或加速时，可逆电机以电动机形式工作，将储存在储能器中的电能转化为机械能给汽车。这对于改善汽车的能量利用效率，延长电动汽车的行驶距离是至关重要的。国外有关研究表明，在存在较频繁的制动与起动的城市工况运行条件下，有效地回收制动能量

2、，电动汽车大约可降低15%的能量消耗，可使电动汽车的行驶距离延长10%～30%。电动汽车上的制动能量进行回收的意义(1)在当前电动汽车蓄电池储能技术没有重大突破的条件下，回收电动汽车制动能量可以提高电动汽车的能量利用率，增加电动汽车的行驶距离；(2)机械制动摩擦制动与电制动相结合，可以减少机械摩擦制动器的磨损，延长其使用寿命，节约生产成本；(3)分担传统制动器的部分制动强度，减少了汽车在繁重工作(例如，下长坡时制动器就要较长时间连续地进行较大强度的制动)条件下制动时产生的热量，降到了制动器的温度，提高了制动系统抗热衰退

3、的能力，提高了汽车的安全性和可靠性。电动汽车再生制动系统主要由能量存储装置、可逆电机、馈能电路(电机控制器)组成。电动汽车制动能量再生系统主要包括两部分:电机再生制动部分和传统液压摩擦制动部分。再生制动虽然可以回收制动能量并向车轮提供部分制动力，但是电机再生制动效果受电机特性、电池、车速等诸多条件的限制，在紧急制动和高强度制动时不能独立完成制动要求，为了保证整车制动的安全性，在采用再生制动的同时，还要采用传统的液压摩擦制动作为辅助。电动汽车制动能量回收的约束条件(1)行驶工况。行驶工况不同，汽车的制动频率不一样，从而可

4、回收的制动能量不同。(2)蓄电池。蓄电池的充电效率要受到蓄电池的SOC值、蓄电池温度、以及充电电流的限制。蓄电池SOC值很高或者温度过高时都不能进行制动能量回收。充电电流过大时，会使蓄电池温度快速升高，也不能回收制动能量。(3)电机因素。电机的能够提供的制动转矩越大，能够回收的制动能量越多。电机的再生制动转矩受到发电功率和转速的制约，当制动强度过大时，电机不能满足制动要求。(4)控制策略。为了保证在制动安全的条件下实现能量充分回收，需要合理的设计再生制动与机械制动的分配关系。(5)驱动形式。再生制动系统只能回收驱动轮上

5、的制动能量。电动汽车的制动模式可分为紧急制动、正常制动和下长坡制动等3类(1)紧急制动。紧急制动对应于制动加速度大于2m／s2的过程。从制动时的安全性考虑，紧急制动应以机械摩擦制动为主，电制动同时发挥作用。但由于紧急制动出现的频率较低，并且过程持续较短，能够回收利用的能量较少。(2)正常制动。正常制动对应于汽车的正常行驶工况，可分为减速过程与停止过程。电制动负责减速过程，同时再生制动能量；停止过程由机械摩擦制动完成。两种制动的切换点由电机发电特性确定，掌握好准确的切换点，就能够回收尽可能多的制动能量。(3)下长波坡制动

6、。汽车长下坡制动一般发生在盘山公路下缓坡时。制动力要求不大，可完全由电制动提供，因此这部分能量也可以回收利用。但考虑到电动汽车一般极少在盘山公路上行驶，因此这部分回收能量较小。1）再生制动力的分配原则电机再生制动力通常由驱动电机(可作发电机用)提供，其最大制动力与车速和电机特性有关。对于前轮驱动电动轿车，只能通过前轮电机制动回收部分整车制动能量，而后轮始终为摩擦制动。(1)若Tmmax>Tb，则前轮制动力矩的需求全部由电机再生制动提供，此时前轮处于纯电机再生制动模式；(2)若Tmmax

7、再生制动和摩擦制动共同产生，此时前轮处于复合制动模式。其中，摩擦制动力矩(Tmech)为前轮制动力矩和电机最大制动力矩的差值，即：Tmech=Tb一Tmmax。此即为并行制动控制策略。f线组：指后轮没有抱死，在各种值路面上前轮抱死时的前、后地面制动力关系曲线。图10-2不同地面附着系数下的f线组和r线组2）系统的控制策略以保持汽车的方向稳定性和能量回收最大化为前提，开发了一种新的制动能量回收系统，其结构，如图11-3所示。此系统采用并行系统，即不改变原有机械制动系统制动力的条件下，由整车电动机(也作驱动电机使用)提供一

8、定的制动扭矩于前驱动轮上，在不影响制动过程的条件下完成制动能量回收。制动电动汽车制动中，通过制动踏板的行程来计算电动机制动扭矩。首先，制动能量回收系统根据制动踏板下行的幅度、速度及加速度判断驾驶员的制动意图；然后根据车速、路面状况以及制动力需求，来决定前、后轮制动力之间的比例；最后根据电机的扭矩特性，决定电机再生制动力的范围，确定