第8章--新能源汽车制动能量回收系统ppt课件.pptx

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1、新能源汽车制动能量收回系统第8章新能源汽车制动能量收回，又称能量再生制动（简称再生制动），是指在车辆减速或制动时，使驱动电机作于发电机工况，将车辆的一部分惯性动能转化为电能并回馈至电源的过程。新能源汽车制动能量收回概述8.1新能源汽车制动能量回收概述8.1.1城市公交车工况纯电动汽车和混合动力电动汽车最重要特性之一是其显著回收制动能量的能力。纯电动汽车和混合动力电动汽车中电动机可被控制作为发电机运行，从而将车辆的动能或位能变换为电能，并储存在能量存储装置（各种蓄电池、超级电容、超高速飞轮或者它们之间的复合）之中，以延长其续行驶里程。8.1.2制动中的能量损耗汽车在制动期间，消耗了较多

2、的能量。例如，将1500kg车辆从100km/h车速制动到零车速，在几十米距离内约消耗了0.16kW·h的能量。如果能量消耗在仅克服阻力（滚动阻力和空气阻力）而没有制动的惯性滑行中，则该车辆将行驶约2km，如图所示。图展示了不同城市公交车工况的比例。表8-2列出了在不同的行驶工况下，1500kg客车的最高车速、平均车速、驱动轮上的总牵引能量，以及每100km行程因阻力和制动所消耗的总能量。8.1.3新能源汽车制动能量收回方法1．飞轮储能飞轮储能是利用高速旋转的飞轮来储存和释放能量，其基本工作原理是：当车辆制动或减速时，先将车辆在制动或减速过程中的动能转换为飞轮高速旋转的动能；当车辆再

3、次起动或加速时，高速旋转的飞轮又将存储的动能通过传动装置转化为车辆行驶的驱动力。飞轮储能式制动能量再生系统构成如图所示，主要由发动机、高速储能飞轮、增速齿轮、飞轮离合器和驱动桥组成。发动机用来提供驱动车辆的主要动力，高速储能飞轮用来回收制动能量以及作为负荷平衡装置，为发动机提供辅助的功率以满足峰值功率要求。2．液压储能其工作原理是：先将车辆在制动或减速过程中的动能转换成液压能，并将液压能储藏在液压储能器中；当车辆再次起动或加速时，储能系统又将储能器中的液压能以机械能的形式反作用于车辆，以增加车辆的驱动力。图所示为利用液压储能原理设计的一种制动能量再生回收系统。系统由发动机、液压泵、液

4、压储能器、联动变速箱、驱动桥、液控离合器和液压控制系统组成。3．电化学储能其工作原理是：首先将车辆在制动或减速过程中的动能，通过发电机转化为电能并以化学能的形式存储在储能器中；当车辆需要起动或加速时，再将存储器中的化学能通过电动机转化为车辆行驶的动能。一种用于前轮驱动轿车的电化学储能式制动能量再生系统如图所示。8.2电动汽车制动模式8.2.1汽车的制动要求及电动汽车的复合制动1.汽车的制动要求一方面，在紧急制动状态下，必须有足够的制动力，能使汽车在最短可能的距离中停止；另一方面，必须满足汽车的操控稳定性要求，即要保证驾驶人对汽车方向的控制，不能失控。2.电动汽车的复合制动电动机制动的

5、方法可分为机械制动和电气制动两大类。电气制动又可分为反接制动、能耗制动和回馈发电制动三种形式，其中的回馈发电制动（即再生制动）就是制动能量回收的最有效方法。另一方面，从电动汽车的角度来看，再生制动产生的制动力矩通常不能像传统燃油车中的制动系统一样提供足够的制动减速度。图示了再生制动与机械摩擦制动结合的复合制动系统情况。8.2.2电动汽车的制动模式1．急刹车急刹车对应于制动减速度大于2m／s2的过程。2．中轻度刹车中轻度刹车对应于汽车在正常工况下的制动过程，可分为减速过程与停止过程。3．汽车下长坡时的刹车汽车下长坡一般发生在盘山公路下缓坡时。在制动力要求不大时，可完全由电刹车提供。其充

6、电特点表现为回馈电流较小但充电时间较长。限制因素主要为电池的电荷状态和接受能力。8.2.3电动汽车制动能力收回要求(1)满足制动的安全要求，符合驾驶时的制动习惯(2)考虑驱动电动机的发电工作特性和输出能力(3)确保电池组在充电过程中的安全，防止过充由以上分析可发现电动汽车制动能量的回收约束条件为：①根据电池放电深度，即电池的荷电状态SOC的不同，电池可接受的最大充电电流；②电池可接受的最大充电时间；③能量回收停止时电动机转速，以及与此相对应的充电电流值。8.3.1制动能量回收基本原理再生制动系统的发电电压总是低于蓄电池的电压，为了使再生制动产生的电能存储在储能装置中，必须采用电子制动

7、控制系统使电机工作于发电状态。制动能量回收的基本原理如图所示。8.3永磁电动机再生制动8.3.2永磁电机再生制动电路电动汽车所用的永磁电动机一般为永磁直流电动机和永磁交流电动机。永磁直流电动机和永磁交流电动机本质统一，永磁交流电动机常等效成相应的直流电动机进行分析。永磁直流电动机再生制动电路原理图如图所示。8.3.3IGBT缓冲吸收电路的设计主要考虑以下几个方面：1.过电压产生的原因大功率IGBT使用的驱动电路板上一般提供IGBT的驱动电路、过电流保护、软