能量回饋制動(dòng)控制系統(tǒng)

驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制技術(shù)學(xué)習(xí)情境九

能量回饋制動(dòng)控制系統(tǒng)學(xué)習(xí)任務(wù)1

能量回饋制動(dòng)的控制策略知識(shí)準(zhǔn)備：一般來講在動(dòng)力電池充電效率為100%，電機(jī)效率、制動(dòng)回饋效率為50%，車輛總消耗能量的50%用于獲得車輛動(dòng)能的設(shè)定條件下，基于能量守恒而解析計(jì)算得到，采用在生制動(dòng)能量回收可提高車輛續(xù)駛里程33%。學(xué)習(xí)任務(wù)1

能量回饋制動(dòng)的控制策略問題1：能量回饋制動(dòng)的控制策略是怎樣的？制動(dòng)能量回收控制策略是指確保整車制動(dòng)安全、穩(wěn)定和舒適性下，根據(jù)踏板的開度、車輛行駛速度、蓄電池荷電狀態(tài)和電機(jī)工作特性等參數(shù)，同時(shí)考慮蓄電池存儲(chǔ)能量的能力、電機(jī)能量回饋功率以及發(fā)電效率等諸多限制條件，控制純電動(dòng)汽車的機(jī)械摩擦制動(dòng)和電機(jī)制動(dòng)使制動(dòng)能量的回收量最多的控制方法。1）最大再生回饋功率控制；2）最大再生回饋效率控制；3）制動(dòng)力矩再生制動(dòng)控制；學(xué)習(xí)任務(wù)1

能量回饋制動(dòng)的控制策略問題2：制動(dòng)能量回收的影響因素有哪些？1)

電機(jī)電機(jī)對(duì)制動(dòng)能量的回收有著非常大的作用，若其可提供的制動(dòng)能力強(qiáng)，則調(diào)配機(jī)械摩擦制動(dòng)與再生制動(dòng)時(shí)，加大再生制動(dòng)的份額就能夠增加能量的回饋量；若其發(fā)電能力強(qiáng)，即電機(jī)的電功率高，則能量的回收能力就強(qiáng)；同時(shí)電機(jī)的機(jī)械效率等也同樣限制著能量的回收能力。所以在現(xiàn)階段永磁無刷直流電機(jī)（PMBLDCM）、交流感應(yīng)電機(jī)（ACI）以及開關(guān)磁阻電機(jī)（SRM）是最適合作為新能源汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。學(xué)習(xí)任務(wù)1

能量回饋制動(dòng)的控制策略問題2：制動(dòng)能量回收的影響因素有哪些？2)儲(chǔ)能裝置現(xiàn)階段車載儲(chǔ)能裝置主要有蓄電池、燃料電池、超級(jí)電容以及飛輪等這幾種，其中使用較多的是蓄電池。儲(chǔ)能裝置的SOC直接制約著能量回收能量，是最主要的影響因素，若儲(chǔ)能裝置電量充足，則制動(dòng)能量就不能進(jìn)行回收；若儲(chǔ)能裝置充電電流超過其允許范圍或者電機(jī)輸出的電功率超過儲(chǔ)能裝置最大的充電功率，則也無法回收制動(dòng)能量。學(xué)習(xí)任務(wù)1

能量回饋制動(dòng)的控制策略問題2：制動(dòng)能量回收的影響因素有哪些？3)行駛工況制動(dòng)頻率較高的工況，如城市中車輛需頻繁起步與停車，此時(shí)回收的制動(dòng)能量較多；而制動(dòng)頻率較低的工況，如高速公路中車輛很少進(jìn)行減速制動(dòng)，故只有較少的能量回收。4)控制策略當(dāng)電機(jī)和儲(chǔ)能裝置確定后，制動(dòng)能量的回饋量由其控制策略決定，控制策略確定了機(jī)械摩擦制動(dòng)與電機(jī)制動(dòng)之間的分配關(guān)系、確定了儲(chǔ)能裝置的充電和放電狀態(tài)，同時(shí)也確定了制動(dòng)過程中能量的回饋量。學(xué)習(xí)任務(wù)2

能量回饋制動(dòng)的基本原理問題1：純電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)由哪些組成？純電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)主要由整車控制器、儲(chǔ)能系統(tǒng)（動(dòng)力電池組）、電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、液壓系統(tǒng)以及傳動(dòng)裝置等部分組成。整車控制器通過CAN總線給電池管理系統(tǒng)和電機(jī)控制系統(tǒng)信號(hào)，電池為整個(gè)系統(tǒng)提供能量并回收能量，整車控制器通過CAN總線給電機(jī)控制器信號(hào)來控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作于驅(qū)動(dòng)與發(fā)電模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的正常行駛與制動(dòng)。學(xué)習(xí)任務(wù)2

能量回饋制動(dòng)的基本原理問題2：純電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)的工作原理是怎樣的？根據(jù)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及工作原理，如下圖所示，由電機(jī)控制器控制逆變器以及整流電路等開關(guān)管導(dǎo)通與斷開來實(shí)現(xiàn)車輛在爬坡或加速行駛時(shí)電池向電機(jī)和負(fù)載供電以及在減速制動(dòng)時(shí)電機(jī)對(duì)電池進(jìn)行充電。學(xué)習(xí)任務(wù)2

能量回饋制動(dòng)的基本原理問題2：純電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)的工作原理是怎樣的？學(xué)習(xí)任務(wù)3

能量回饋制動(dòng)的回饋方式問題1：三相整流回饋方式是怎樣實(shí)現(xiàn)的？1）續(xù)流階段在續(xù)流階段，無刷直流電動(dòng)機(jī)的電流流向V2導(dǎo)通為電流提供續(xù)流通道。在此階段電能將存儲(chǔ)于三相繞組的電感中。學(xué)習(xí)任務(wù)3

能量回饋制動(dòng)的回饋方式問題1：三相整流回饋方式是怎樣實(shí)現(xiàn)的？2）回饋階段在V2關(guān)斷期間，在反電動(dòng)勢(shì)與三相繞組寄生電感的共同作用下，之前存儲(chǔ)于三相繞組之內(nèi)的能量與反電動(dòng)勢(shì)一起向蓄電池共同回饋能量。在此階段無刷直流電動(dòng)機(jī)的電流流向如下圖所示，V2關(guān)斷，電流經(jīng)D1回饋至蓄電池，同樣存在通過D4和D6流向B相和C相的電流通路。學(xué)習(xí)任務(wù)3

能量回饋制動(dòng)的回饋方式問題2：斬波升壓回饋方式是怎樣實(shí)現(xiàn)的？當(dāng)車速?zèng)]有超過基速時(shí)的減速過程中，在此過程中電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，將電動(dòng)車減速過程中的部分動(dòng)能回饋到蓄電池。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)入發(fā)電工作狀態(tài)，其發(fā)電電壓必須高于蓄電池電壓才能輸出電功率，所以需要對(duì)制動(dòng)過程進(jìn)行有效控制。其控制原理為升壓斬波控制方式。學(xué)習(xí)任務(wù)3

能量回饋制動(dòng)的回饋方式問題3：能量回饋所具備的條件有哪些？電動(dòng)車用無刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能量回饋過程要受到車輛運(yùn)行狀態(tài)的限制。能量回饋過程還要受到制動(dòng)安全和蓄電池充電安全等條件的限制，包括蓄電池SOC、電動(dòng)機(jī)的回饋能力和當(dāng)前轉(zhuǎn)速等，回饋制動(dòng)控制策略需要與整車制動(dòng)要求緊密結(jié)合。在實(shí)際應(yīng)用中回饋制動(dòng)應(yīng)滿足一定的約束條件，并采取相應(yīng)的控制策略。學(xué)習(xí)任務(wù)3

能量回饋制動(dòng)的回饋方式問題1：能量回饋所具備的條件有哪些？1）滿足制動(dòng)安全的要求在回饋制動(dòng)過程中，制動(dòng)安全是第一位的，因而根據(jù)整車的制動(dòng)要求，回饋制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)保持一定的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，以保證整車的制動(dòng)效能如制動(dòng)減速度、制動(dòng)距離等。在一般的減速過程中，回饋制動(dòng)可以滿足要求。當(dāng)制動(dòng)力矩需求大于系統(tǒng)回饋制動(dòng)能力時(shí)，還需要采用傳統(tǒng)的機(jī)械制動(dòng)。此外當(dāng)轉(zhuǎn)速低至回饋制動(dòng)無法實(shí)現(xiàn)時(shí)，也需要采取其他制動(dòng)方式輔助制動(dòng)運(yùn)行。學(xué)習(xí)任務(wù)3

能量回饋制動(dòng)的回饋方式問題1：能量回饋所具備的條件有哪些？2）電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的回饋能力回饋制動(dòng)系統(tǒng)在工作過程中，應(yīng)考慮電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)在發(fā)電過程中的工作特性和輸出能力。因此需要對(duì)回饋過程中的電流大小進(jìn)行限制，以保證電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。3）電池組的充電安全電動(dòng)汽車常用的能源多為鉛酸電池、