新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制系統(tǒng)檢修教案 學(xué)習(xí)情境5：電機(jī)控制器

學(xué)習(xí)情境5電機(jī)控制器教案任務(wù)1認(rèn)識(shí)電機(jī)控制器教學(xué)內(nèi)容任務(wù)1認(rèn)識(shí)電機(jī)控制器學(xué)習(xí)目標(biāo)【知識(shí)目標(biāo)】1)能描述電機(jī)控制器概述2)能描述吉利帝豪EV450電機(jī)控制器概述。3)能描述吉利帝豪EV450電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)。4)能描述吉利帝豪EV450電機(jī)控制器功能【技能目標(biāo)】1)能夠結(jié)合實(shí)物描述吉利帝豪EV450電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)。2)能夠結(jié)合實(shí)物描述吉利帝豪EV450電機(jī)控制器功能?！舅仞B(yǎng)目標(biāo)】1)能夠在工作過(guò)程中與小組其他成員合作、交流，養(yǎng)成團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，鍛煉溝通能力。2)養(yǎng)成7S的工作習(xí)慣。3)養(yǎng)成服從管理，規(guī)范作業(yè)的良好工作習(xí)慣。教學(xué)過(guò)程課程導(dǎo)入【任務(wù)描述】某客戶(hù)新買(mǎi)了一吉利帝豪EV450轎車(chē)，但該客戶(hù)缺乏對(duì)該車(chē)輛的了解。作為專(zhuān)業(yè)人員，需要從電機(jī)控制器概述、電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)和電機(jī)控制器功能等方面對(duì)客戶(hù)進(jìn)行講解?！救蝿?wù)分析】作為專(zhuān)業(yè)人員，你應(yīng)該掌握電機(jī)控制器概述、電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)和電機(jī)控制器功能等方面的知識(shí)，能夠結(jié)合實(shí)物描述吉利帝豪EV450電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)和電機(jī)控制器功能。相關(guān)知識(shí)5.1.1電機(jī)控制器概述1.驅(qū)動(dòng)電機(jī)管理模塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)管理模塊主要用于管理和控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度、方向，以及將驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為逆變電機(jī)發(fā)電。MCU的功能類(lèi)似于傳統(tǒng)汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊。目前使用在純電動(dòng)汽車(chē)上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)管理模塊主要有兩種類(lèi)型:一種是僅用于控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的，即MCU;另一種是具有集成控制功能的驅(qū)動(dòng)電機(jī)管理模塊，即MCU與DC-DC轉(zhuǎn)換器功能，這類(lèi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)管理模塊也被稱(chēng)為電力控制單元。2.逆變器（1）構(gòu)成（2）控制新能源汽車(chē)采用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)要求在停止及低速區(qū)域輸出大轉(zhuǎn)矩，在最高車(chē)速區(qū)域?qū)崿F(xiàn)大功率輸出等?，F(xiàn)在主流電為永磁交流同步電機(jī)，其通過(guò)弱磁場(chǎng)控制，可以實(shí)現(xiàn)大范圍的轉(zhuǎn)速區(qū)域輸出。逆變器大多采用的是電壓輸出式，PWM方式的矩形波輸出電壓的脈沖幅度定期變化。頻率在數(shù)千赫茲以上的高頻進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓。影響電機(jī)輸出的電壓成分取決于基波分量，因此為了加大該基波，采用使逆變器輸出電壓波形變形增大電壓基波分量的方法。在此，所謂的調(diào)制度是指逆變器電源電壓與輸出電壓基波分量的比。電壓波形可劃分為正弦波PWM、過(guò)調(diào)制PWM和矩形波三種。（3）內(nèi)部元件車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用逆變器由于在高頻下進(jìn)行轉(zhuǎn)換，功率半導(dǎo)體元器件要求轉(zhuǎn)換高速化。另外，為了應(yīng)對(duì)大功率輸出，也要求高電壓。因此大多采用IGBT,兼具場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)造的電壓驅(qū)動(dòng)特性與雙極晶體管的強(qiáng)電力特性。（4）冷卻器逆變器的主要發(fā)熱部分是功率半導(dǎo)體元器件IGBT和FRD，需要對(duì)其進(jìn)行高效率的冷卻。冷卻方式有風(fēng)冷與水冷兩種。大功率逆變器一般采用水冷方式。功率半導(dǎo)體元器件的冷卻借助動(dòng)力模塊內(nèi)部絕緣印制電路板以及散熱板，通過(guò)冷卻器冷卻。因此，降低熱阻與提高冷卻器能力至關(guān)重要。（5）電容器主電路電容器有平滑電容器和濾波電容器，前者用于平滑電機(jī)控制用電壓，而后者主要用于高/電池的脈動(dòng)平穩(wěn)化。這些電容器由于具有等效串聯(lián)電阻低、耐壓能力強(qiáng)、壽命期限長(zhǎng)、耐溫特性良好等優(yōu)點(diǎn)，采用薄膜電容器的情況有所增加，電容器元器件中，通過(guò)采用薄聚丙烯膜，可以實(shí)現(xiàn)電容器裝置的小型化。單位體積的靜電容量與薄膜厚度的二次方大致成正比，因此，薄膜化對(duì)于實(shí)現(xiàn)小型、輕量化來(lái)說(shuō)是最為有效的手段。另外，可以通過(guò)開(kāi)發(fā)各種蒸鍍方式，以最佳形式來(lái)應(yīng)對(duì)較大的脈動(dòng)和實(shí)現(xiàn)高安全性(自我保障功能)。3.DC-DC轉(zhuǎn)換器混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)配置兩種電池，一種是作為行駛用電機(jī)電源的高電壓主機(jī)電池(動(dòng)力電池)，另一種是作為車(chē)輛附件類(lèi)及電子控制單元電源的12V輔助電池。電動(dòng)汽車(chē)無(wú)法利用發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力進(jìn)行發(fā)電，因此一般搭載DC-DC轉(zhuǎn)換器，進(jìn)行主機(jī)電池向輔助電池的降壓式直流-直流電力轉(zhuǎn)換。電動(dòng)汽車(chē)可以通過(guò)交流發(fā)電機(jī)發(fā)電，但是混合動(dòng)力系統(tǒng)為了改善油耗，要反復(fù)進(jìn)行怠速停機(jī)與起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，因此一般采用可以輸出穩(wěn)定電壓、可高效率完成電力轉(zhuǎn)換的DC-DC轉(zhuǎn)換器。5.1.2吉利帝豪EV450電機(jī)控制器概述電機(jī)控制器安裝在前艙內(nèi)，采用控制器局域網(wǎng)通信控制，控制著動(dòng)力電池組到電機(jī)之間能量的傳輸，同時(shí)采集電機(jī)位置信號(hào)和三相電流檢測(cè)信號(hào)，精確地控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。電機(jī)控制器是一個(gè)既能將動(dòng)力電池中的直流電轉(zhuǎn)換為交流電以驅(qū)動(dòng)電機(jī)，又能將車(chē)輪旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能(交流電轉(zhuǎn)換為直流電)給動(dòng)力電池充電的設(shè)備。減速階段，電機(jī)作為發(fā)電機(jī)應(yīng)用。它可以完成由車(chē)輪旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能到電能的轉(zhuǎn)換，給電池充電。DC-DC集成在電機(jī)控制器內(nèi)部，其功能是將電池的高壓電轉(zhuǎn)換成低壓電，提供整車(chē)低壓系統(tǒng)供電。5.1.3吉利帝豪EV450電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)如圖所示，電機(jī)控制器內(nèi)部包含一個(gè)DC-AC逆變器和一個(gè)DC-DC直流轉(zhuǎn)換器，逆變器由IGBT、直流母線電容、驅(qū)動(dòng)和控制電路板等組成，實(shí)現(xiàn)直流(可變的電壓、電流)與交流(可變的電壓、電流、頻率)之間的轉(zhuǎn)變。直流轉(zhuǎn)換器由高低壓功率器件、變壓器、電感、驅(qū)動(dòng)和控制電路板等組成，實(shí)現(xiàn)直流高壓向直流低壓的能量傳遞。電機(jī)控制器還包含冷卻器(通冷卻液)給電子功率器件散熱。5.1.4吉利帝豪EV450電機(jī)控制器功能(1)轉(zhuǎn)矩控制模式電機(jī)控制系統(tǒng)控制電機(jī)軸向四象限的轉(zhuǎn)矩。由于沒(méi)有轉(zhuǎn)矩傳感器，轉(zhuǎn)矩指令(由整車(chē)控制器發(fā)送)被轉(zhuǎn)換成為電流指令，并進(jìn)行閉環(huán)控制。轉(zhuǎn)矩控制模式只有在獲得正確的初始偏移角度時(shí)才能進(jìn)行。(2)靜態(tài)模式.靜態(tài)模式在電機(jī)控制器處于被動(dòng)狀態(tài)(待機(jī)狀態(tài))或故障狀態(tài)時(shí)被激活。(3)主動(dòng)放電模式主動(dòng)放電用于高壓直流端電容的快速放電。主動(dòng)放電指令來(lái)自整車(chē)控制器的指令或由電機(jī)控制器內(nèi)部故障觸發(fā)。(4)DC-DC直流轉(zhuǎn)換電機(jī)控制器中的DC-DC轉(zhuǎn)換器將高壓直流端的高壓轉(zhuǎn)換成指定的直流低壓(12V低壓系統(tǒng))，低壓設(shè)定值來(lái)自整車(chē)控制器指令。(5)系統(tǒng)診斷功能當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，軟件根據(jù)故障級(jí)別使電機(jī)控制器進(jìn)入安全狀態(tài)或限制狀態(tài)。安全狀態(tài)包括主動(dòng)短路或Freewheel模式，限制狀態(tài)包括四個(gè)級(jí)別的功率/轉(zhuǎn)矩輸出限制。電機(jī)控制器軟件中提供基于ISO-14229標(biāo)準(zhǔn)的診斷通信功能，如表所示。(6)旋轉(zhuǎn)變壓器旋變信號(hào)的作用是反映驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)相位，電機(jī)控制器通過(guò)旋變信號(hào)計(jì)算當(dāng)前驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。吉利帝豪EV450的旋轉(zhuǎn)變壓器采用磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，旋變轉(zhuǎn)子與驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子同軸連接，隨電機(jī)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。旋變定子內(nèi)側(cè)有感應(yīng)線圈，安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子上。驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)旋變轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。旋變器與電機(jī)控制器中間通過(guò)六根低壓線束連接，兩根是電機(jī)控制器激勵(lì)信號(hào)，另外四根分別是旋變器輸出的正弦信號(hào)和余弦信號(hào)。六根線當(dāng)中任何一根線路出現(xiàn)故障，都會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電機(jī)無(wú)法正常工作，如圖所示。(7)PWM信號(hào)由軟件來(lái)控制IGBT的通斷，使其輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，可用這些脈沖來(lái)代替交流正弦波形。再按照一定的規(guī)則對(duì)各脈沖的寬度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)制，就可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。這樣就可使其輸出所需要的PWM信號(hào),實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電壓或頻率的調(diào)整。(8)驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子上設(shè)置有兩組溫度傳感器，其采用負(fù)溫度系數(shù)的電阻(溫度越高，電阻越低),通過(guò)傳感器電阻的變化，電機(jī)控制器可實(shí)時(shí)監(jiān)控驅(qū)動(dòng)電機(jī)的溫度，防止電機(jī)溫度過(guò)高。任務(wù)實(shí)施結(jié)合所學(xué)內(nèi)容，補(bǔ)全圖5-1-1中空白。結(jié)合所學(xué)內(nèi)容，補(bǔ)全圖5-1-2中空白。描述吉利帝豪EV450電機(jī)控制器功能。任務(wù)評(píng)價(jià)根據(jù)表5-1-1對(duì)本任務(wù)實(shí)施過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)。

任務(wù)2電機(jī)控制器性能檢測(cè)教學(xué)內(nèi)容任務(wù)2電機(jī)控制器性能檢測(cè)學(xué)習(xí)目標(biāo)【知識(shí)目標(biāo)】1)能描述電機(jī)控制器保險(xiǎn)絲的檢查方法2)能描述電機(jī)控制器低壓電源電壓的檢查方法3)能描述電機(jī)控制器接地電阻的檢查方法4)能描述分線盒線束的檢查方法?！炯寄苣繕?biāo)】1)能夠結(jié)合實(shí)車(chē)進(jìn)行電機(jī)控制器低壓電源電壓的檢查。2)能夠結(jié)合實(shí)車(chē)進(jìn)行電機(jī)控制器接地電阻的檢查?！舅仞B(yǎng)目標(biāo)】1）能夠在工作過(guò)程中與小組其他成員合作、交流，養(yǎng)成團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，鍛煉溝通能力。2）養(yǎng)成7S的工作習(xí)慣。3）養(yǎng)成服從管理，規(guī)范作業(yè)的良好工作習(xí)慣。教學(xué)過(guò)程課程導(dǎo)入【任務(wù)描述】某客戶(hù)的吉利帝豪EV450轎車(chē)無(wú)法行駛，初步判定為電機(jī)控制器故障，4S店派工讓你對(duì)該車(chē)輛的電機(jī)控制器進(jìn)行檢測(cè)。你能完成這個(gè)任務(wù)嗎?【任務(wù)分析】作為專(zhuān)業(yè)人員，你應(yīng)該掌握電機(jī)控制器保險(xiǎn)絲的檢查方法、電機(jī)控制器低壓電源電壓的檢查方法和電機(jī)控制器接地電阻的檢查方法等方面的知識(shí)，能夠結(jié)合實(shí)車(chē)進(jìn)行電機(jī)控制器低壓電源電壓的檢查，能夠結(jié)合實(shí)車(chē)進(jìn)行電機(jī)控制器接地電阻的檢查。相關(guān)知識(shí)5.2.1檢查電機(jī)控制器保險(xiǎn)絲EFI8、EF31和蓄電池正極柱頭保險(xiǎn)絲是否熔斷1)操作起動(dòng)開(kāi)關(guān)，使電源模式至OFF狀態(tài)。2)拔下保險(xiǎn)絲EF31,檢查保險(xiǎn)絲是否熔斷(保險(xiǎn)絲額定容量:10A)。3)拔下保險(xiǎn)絲EF18,檢查保險(xiǎn)絲是否熔斷(保險(xiǎn)絲額定容量:30A)。4)拔下蓄電池正極柱頭保險(xiǎn)絲，檢查保險(xiǎn)絲是否熔斷(保險(xiǎn)絲額定容量:150A)。5.2.2檢查電機(jī)控制器低壓電源電壓1)操作起動(dòng)開(kāi)關(guān)，使電源模式至OFF狀態(tài)。2)斷開(kāi)電機(jī)控制器線束連接器EP11。3)操作起動(dòng)開(kāi)關(guān)，使電源模式至ON狀態(tài)。4)用萬(wàn)用表測(cè)量電機(jī)控制器線束連接器EP11端子25和車(chē)身接地之間的電壓值(標(biāo)準(zhǔn)電壓:11~14V)。5)用萬(wàn)用表測(cè)量電機(jī)控制器線束連接器EP11端子26和車(chē)身接地之間的電壓值(標(biāo)準(zhǔn)電壓:11~14V)。6)確認(rèn)測(cè)量值是否符合標(biāo)準(zhǔn)。5.2.3檢查電機(jī)控制器接地電阻1)操作起動(dòng)開(kāi)關(guān)，使電源模式至OFF狀態(tài)。2)斷開(kāi)電機(jī)控制器線束連接器EP11。3)用萬(wàn)用表測(cè)量電機(jī)控制器線束連接器EP11端子11和車(chē)身接地之間的電阻。5.2.4檢查分線盒線束1)操作起動(dòng)開(kāi)關(guān)，使電源模式至OFF狀態(tài)。2)斷開(kāi)蓄電池負(fù)極電纜。3)拆卸維修開(kāi)關(guān)。4)斷開(kāi)電機(jī)控制器高壓線束連接器EP54，如上圖所示。5)斷開(kāi)直流母線線束連接器EP42(分線盒側(cè))，如下圖所示。6)用萬(wàn)用表測(cè)量電機(jī)控制器高壓線束連接器EP54端子1和直流母線線束連接器EP42端子1之間的電阻。7)用萬(wàn)用表測(cè)量電機(jī)控制器高壓線束連接器EP54端子2和直流母線線束連接器EP42端子2之間的電阻。8)確認(rèn)測(cè)量值是否符合標(biāo)準(zhǔn)。5.2.5檢查分線盒線束1)操作起動(dòng)開(kāi)關(guān)，使電源模式至OFF狀態(tài)。2)斷開(kāi)蓄電池負(fù)極電纜。3)斷開(kāi)電機(jī)控制器線束連接器EP12。4)斷開(kāi)蓄電池正極電纜。5)用萬(wàn)用表測(cè)量電機(jī)控制器線束連接器EP12端子1和蓄電池正極電纜之間的電阻。6)確認(rèn)測(cè)量值是否符合標(biāo)準(zhǔn)。任務(wù)實(shí)施1.描述電機(jī)控制器低壓電源電壓的檢測(cè)步驟。2.描述電機(jī)控制器接地電阻的檢查步驟。3.描述分線盒線束的檢查步驟。任務(wù)評(píng)價(jià)根據(jù)表5-2-1對(duì)本任務(wù)實(shí)施過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)。任務(wù)3認(rèn)知電機(jī)能量回收系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容任務(wù)3認(rèn)知電機(jī)能量回收系統(tǒng)學(xué)習(xí)目標(biāo)【知識(shí)目標(biāo)】1)能描述新能源汽車(chē)能量回收系統(tǒng)。2)能描述制動(dòng)能量回收的影響因素。3)能描述制動(dòng)能量回收方法4)能描述電動(dòng)汽車(chē)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)的作用【技能目標(biāo)】1)能夠結(jié)合實(shí)物描述某款電動(dòng)汽車(chē)的汽車(chē)能量回收系統(tǒng)。2)能夠結(jié)合實(shí)物分辦出某款電動(dòng)汽車(chē)的制動(dòng)能量回收方法。【素養(yǎng)目標(biāo)】1）能夠在工作過(guò)程中與小組其他成員合作、交流，養(yǎng)成團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，鍛煉溝通能力。2）養(yǎng)成7S的工作習(xí)慣。3）養(yǎng)成服從管理，規(guī)范作業(yè)的良好工作習(xí)慣。教學(xué)過(guò)程課程導(dǎo)入【任務(wù)描述】某客戶(hù)新買(mǎi)了一吉利帝豪EV450轎車(chē)，但該客戶(hù)缺乏對(duì)該車(chē)輛能量回收系統(tǒng)的了解。作為專(zhuān)業(yè)人員，你需要從新能源汽車(chē)能量回收系統(tǒng)、制動(dòng)能量回收的影響因素和制動(dòng)能量回收方法等方面對(duì)客戶(hù)進(jìn)行講解?！救蝿?wù)分析】作為專(zhuān)業(yè)人員，你應(yīng)該掌握新能源汽車(chē)能量回收系統(tǒng)、制動(dòng)能量回收的影響因素和制動(dòng)能量回收方法等方面的知識(shí)，能夠結(jié)合實(shí)物描述某款電動(dòng)汽車(chē)的汽車(chē)能量回收系統(tǒng)，并分辨出某款電動(dòng)汽車(chē)的制動(dòng)能量回收方法。相關(guān)知識(shí)5.3.1新能源汽車(chē)能量回收系統(tǒng)簡(jiǎn)介如圖所示為新能源汽車(chē)再生制動(dòng)1液壓制動(dòng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板后，電泵使制動(dòng)液增壓產(chǎn)生所需的制動(dòng)力，制動(dòng)控制與電機(jī)控制協(xié)同工作，確定電動(dòng)汽車(chē)上的再生制動(dòng)力矩和前后輪上的液壓制動(dòng)力。再生制動(dòng)時(shí)，再生制動(dòng)控制回收再生制動(dòng)能量，并且反充至動(dòng)力電池中與傳統(tǒng)燃油車(chē)相同，電動(dòng)汽車(chē)上的ABS及其控制閥的作用是產(chǎn)生最大的制動(dòng)力。5.3.2制動(dòng)能量回收的影響因素(1)電機(jī)電機(jī)對(duì)制動(dòng)能量的回收有著非常大的影響，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(wú)刷直流電機(jī)、交流感應(yīng)電機(jī)以及開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)最適合作為新能源汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。(2)儲(chǔ)能裝置現(xiàn)階段車(chē)載儲(chǔ)能裝置主要有蓄電池、燃料電池、超級(jí)電容及飛輪等，其中使用較多的是蓄電池。儲(chǔ)能裝置的電池充電狀態(tài)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(guò)其允許范圍或者電機(jī)輸出的電功率超過(guò)儲(chǔ)能裝置最大的充電功率，則也無(wú)法回收制動(dòng)能量。(3)行駛工況制動(dòng)頻率較高的工況，如城市中車(chē)輛需頻繁起步與停車(chē)，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(chē)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，以及儲(chǔ)能裝置的充電和放電狀態(tài)，同時(shí)也確定了制動(dòng)過(guò)程中能量的回饋量。5.3.3制動(dòng)能量回收方法根據(jù)儲(chǔ)能機(jī)理不同，電動(dòng)汽車(chē)制動(dòng)能量回收的方法也不同，主要有三種:飛輪儲(chǔ)能、液壓儲(chǔ)能和電化學(xué)儲(chǔ)能。1)飛輪儲(chǔ)能是利用高速旋轉(zhuǎn)的飛輪來(lái)儲(chǔ)存和釋放能量，能量回收系統(tǒng)原理如圖所示。當(dāng)汽車(chē)制動(dòng)或減速時(shí)，先將汽車(chē)在制動(dòng)或減速過(guò)程中的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成飛輪高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能;當(dāng)汽車(chē)再次起動(dòng)或加速時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的飛輪又將存儲(chǔ)的動(dòng)能通過(guò)傳動(dòng)裝置轉(zhuǎn)化為汽車(chē)行駛的驅(qū)動(dòng)力。如圖所示為一種飛輪儲(chǔ)能式制動(dòng)能量回收系統(tǒng)示意圖。系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、高速儲(chǔ)能飛輪、增速齒輪、離合器和驅(qū)動(dòng)橋組成。發(fā)動(dòng)機(jī)用來(lái)提供驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的主要?jiǎng)恿?，高速?chǔ)能飛輪用來(lái)回收制動(dòng)能量及作為負(fù)荷平衡裝置,為發(fā)動(dòng)機(jī)提供輔助的功率，以滿(mǎn)足峰值功率的要求。2)液壓儲(chǔ)能式制動(dòng)能量回收系統(tǒng)原理圖如圖所示。它先將汽車(chē)在制動(dòng)或減速過(guò)程中的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成液壓能，并將液壓能儲(chǔ)存在液壓儲(chǔ)能器中;當(dāng)汽車(chē)再次起動(dòng)或加速時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)又將儲(chǔ)能器中的液壓能以機(jī)械能的形式反作用于汽車(chē)，以增加汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力。如圖所示為一種液壓儲(chǔ)能式制動(dòng)能量回收系統(tǒng)示意圖。系統(tǒng)由發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓泵/電機(jī)、儲(chǔ)能器、變速器、驅(qū)動(dòng)橋、離合器和液壓控制系統(tǒng)組成。汽車(chē)起動(dòng)、加速或爬坡時(shí)，液控離合器接合，液壓儲(chǔ)能器與連動(dòng)變速器連接,液壓儲(chǔ)能器中的液壓能通過(guò)液壓泵/電機(jī)轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)能，用來(lái)輔助發(fā)動(dòng)機(jī)滿(mǎn)足驅(qū)動(dòng)汽車(chē)所需要的峰值功率。減速時(shí)，電控元件發(fā)出信號(hào)，使系統(tǒng)處于儲(chǔ)能狀態(tài)，將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能儲(chǔ)存在液壓儲(chǔ)能器內(nèi)，這時(shí)汽車(chē)行駛阻力增大，車(chē)速降低直至停車(chē)。在緊急制動(dòng)或初始車(chē)速較高時(shí)，能量回收系統(tǒng)不工作，不影響原車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)正常工作。3)電化學(xué)儲(chǔ)能式制動(dòng)能量回收系統(tǒng)原理如圖所示。它先將汽車(chē)在制動(dòng)或減速過(guò)程中的動(dòng)能通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，并以化學(xué)能的形式儲(chǔ)存在儲(chǔ)能器中;當(dāng)汽車(chē)再次起動(dòng)或加速時(shí)，再將儲(chǔ)能器中的化學(xué)能通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)化為汽車(chē)行駛的動(dòng)能。儲(chǔ)能器可采用動(dòng)力電池或超級(jí)電容，由發(fā)電機(jī)/電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和電能之間的轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)還包括-一個(gè)控制單元，用來(lái)控制蓄電池或超級(jí)電容的充放電狀態(tài)，并保證蓄電池的剩余電量在規(guī)定的范圍內(nèi)。如圖所示為一種用于前輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的電化學(xué)儲(chǔ)能式制動(dòng)能量回收系統(tǒng)示意圖。當(dāng)汽車(chē)以恒定速度或加速度行駛時(shí)，電磁離合器脫開(kāi)。當(dāng)汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，行車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)始工作,汽車(chē)減速制動(dòng)，電磁離合器接合，從而接通驅(qū)動(dòng)軸和變速器的輸出軸。這樣，汽車(chē)的動(dòng)能由輸出軸、離合器、驅(qū)動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)輪和從動(dòng)輪傳到發(fā)電機(jī)和飛輪上。制動(dòng)時(shí)的機(jī)械能由電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能，存入動(dòng)力電池。當(dāng)離合器再分離時(shí)，傳到飛輪上的制動(dòng)能驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能,存入蓄電池。在發(fā)電機(jī)和飛輪回收能量的同時(shí)，產(chǎn)生負(fù)載作用，作為前輪驅(qū)動(dòng)的制動(dòng)力。當(dāng)汽車(chē)再次起動(dòng)時(shí)，動(dòng)力電池的化學(xué)能被轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，用來(lái)加速汽車(chē)。5.3.4電動(dòng)汽車(chē)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)的作用在電動(dòng)汽車(chē)上采取制動(dòng)能量回收方法的主要作用有以下幾點(diǎn)。1)提高電動(dòng)汽車(chē)的能量利用率。2)延長(zhǎng)電動(dòng)汽車(chē)的行駛里程，電制動(dòng)與傳統(tǒng)制動(dòng)相結(jié)合，減輕傳統(tǒng)制動(dòng)器的磨損,增長(zhǎng)其使用周期，降低成本。3)減少汽車(chē)制動(dòng)器在制動(dòng)，尤其是緩速下長(zhǎng)坡及滑行過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，降低汽車(chē)制動(dòng)器的熱衰退，提高汽車(chē)的安全性和可靠性。再生制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理如圖所示，其由驅(qū)動(dòng)輪、主減速器、變速器、電機(jī)、AC-DC轉(zhuǎn)換器、DC-DC轉(zhuǎn)換器、能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)及控制器組成。5.3.5制動(dòng)能量回收系統(tǒng)的工作原理制動(dòng)能量回收是電動(dòng)汽車(chē)與混合動(dòng)力汽車(chē)的重要技術(shù)之一，也是它們的重要特點(diǎn)。在普通內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)上，當(dāng)車(chē)輛減速、制動(dòng)時(shí)，車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)能量通過(guò)制動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并向大氣中釋放。而在電?dòng)汽車(chē)與混合動(dòng)力汽車(chē)上，這種被浪費(fèi)掉的運(yùn)動(dòng)能量可通過(guò)制動(dòng)能量回收技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軆?chǔ)存于動(dòng)力電池中，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)能量。例如，當(dāng)車(chē)輛起步