能量回饋制動的基本原理NEWENERGYVEHICLES

能量回饋制動的基本原理主講人：劉興亞NEWENERGYVEHICLES鄭州信息科技職業(yè)學(xué)院

制動能量回收也稱為再生制動，是利用電動機處于發(fā)電狀態(tài)，把一些動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔懿⒋鎯ζ饋頌槠囆旭偺峁┍匾墓β屎湍芰?，從而實現(xiàn)能量的循環(huán)利用、并且也提供一定的力矩用于制動。純電動汽車制動能量回收系統(tǒng)的組成01鄭州信息科技職業(yè)學(xué)院整車控制器純電動汽車制動能量回收系統(tǒng)儲能系統(tǒng)（動力電池組）電動機控制器驅(qū)動電動機液壓系統(tǒng)傳動裝置

整車控制器通過CAN總線給電池管理系統(tǒng)和電動機控制系統(tǒng)信號，電池為整個系統(tǒng)提供能量并回收能量，整車控制器通過CAN總線給電動機控制器信號來控制驅(qū)動電動機工作于驅(qū)動與發(fā)電模式實現(xiàn)汽車的正常行駛與制動。純電動汽車制動能量回收系統(tǒng)的工作原理02鄭州信息科技職業(yè)學(xué)院純電動汽車的整車控制器接收到加速信號并將信號傳遞給電動機控制單元，從而驅(qū)動電動機來使汽車行駛。根據(jù)車速和制動踏板等信號，整車控制器通過電動機控制器逆變器來實現(xiàn)電動機由電動模式轉(zhuǎn)換為發(fā)電模式，正常行駛時處于制動時根據(jù)電動機的運行速度來調(diào)節(jié)逆變器的輸入電壓以實現(xiàn)電動機調(diào)壓控制，此時電動機同時提供制動力矩。整車控制器經(jīng)過內(nèi)部濾波電路等來穩(wěn)定蓄電池電壓，并將制動能量回饋給高壓蓄電池進行充電。整車控制器依據(jù)制動能量回收控制策略動態(tài)調(diào)節(jié)液壓機械制動和電動機制動來滿足汽車制動的要求。

由電機控制器控制逆變器以及整流電路等開關(guān)管導(dǎo)通與斷開來實現(xiàn)車輛在爬坡或加速行駛時電池向電機和負(fù)載供電以及在減速制動時電機對電池進行充電。根據(jù)制動能量回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及工作原理永磁無刷直流電動機電動發(fā)電純電動汽車在勻速上者加速行駛過程中，電動機工作于電動模式;在減速制動行駛過程中，電動機工作于發(fā)電模式，此時進行能量回饋。電動模式發(fā)電模式電動機工作逆變器下半橋的開關(guān)管處于常通狀態(tài)，對上半橋的開關(guān)管進行PWM控制，通過控制電動機的三相按順序?qū)ǘa(chǎn)生轉(zhuǎn)矩推動汽車行駛。逆變器上半橋的開關(guān)管處于截止?fàn)顟B(tài)，對逆變器的下半橋開關(guān)資進行PWM控制，假設(shè)下半橋某開關(guān)管導(dǎo)通，回路電流逐漸上升，相電感積蓄能量，此為續(xù)流過程。

把該開關(guān)管進行關(guān)閉，續(xù)流過程的回路斷開，此時三相繞組中有很高的電動勢產(chǎn)生，即電動機電壓大于電池電壓，故向電池充電，此過程為充電過程。電動機進行回饋制動時，相變量的電角度為0~60°的電流情況。續(xù)流過程

當(dāng)開關(guān)管VT2導(dǎo)通時，形成了VT2→VD4二極管→B相繞組→A相繞組一VT2的續(xù)流回路，該能量存儲于電動機的繞組電感中，因此其電流不斷增大。充電過程

關(guān)斷VT2管使續(xù)流過程切換至充電過程，充電回路為A相繞組→VD2二級管→雙向DC/DC變換器-電池→VD4二極管→B相→A相，續(xù)流過程中儲存在電服中的能量將被釋放出來，存儲到蓄電池中，因此其電流不斷減小。能量回饋制動的回饋方式03鄭州信息科技職業(yè)學(xué)院能量回饋制動系統(tǒng)在汽車制動時可以將能量回饋到電池，以提高整車運行效率和電動汽車的續(xù)駛里程。能量回饋制動系統(tǒng)可以實現(xiàn)汽車的電氣制動。能量回饋制動控制技術(shù)已成為電動汽車的核心技術(shù)之一。三相整流回饋方式是怎樣實現(xiàn)的?與Boost變換器的工作過程類似，在一個PWM開關(guān)周期內(nèi)，無刷直流電動機的能量回饋控制過程也可以分為兩個階段。在回饋控制階段，將上橋臂的功率管關(guān)斷，根據(jù)位置傳感器信號對下橋臂的功率管的斷進行有規(guī)律的PWM控制，可以起到與Boost變換器相同的效果。

在續(xù)流階段，無刷直流電動機的電流流向VT2，VT2導(dǎo)通為電流提供續(xù)流通道。在此階段電能將存儲于三相繞組的電感中。續(xù)流階段在VT2關(guān)斷期間，在反電動勢與三相繞組寄生電感的共同作用下，之前存儲于三相繞組之內(nèi)的能量與反電動勢一起向蓄電池共同回饋能量。回饋階段在此階段無刷直流電動機的電流流向如圖所示，VT2關(guān)斷，電流經(jīng)VD1回饋至蓄電池，同樣存在通過VD4和VD6流向B相和C相的電流通路。能量回饋所具備的條件有哪些呢?電動車用無刷直流電動機驅(qū)動系統(tǒng)的能量回饋過程要受到車輛運行狀態(tài)的限制。能量回饋過程還要受到制動安全和蓄電池充電安全等條件的限制，包括蓄電池荷電狀態(tài)（SOC）、電動機的回饋能力和當(dāng)前轉(zhuǎn)速等，回饋制動控制策略需要與整車制動要求緊密結(jié)合。在實際應(yīng)用中回饋制動應(yīng)滿足一定的約束條件，并采取相應(yīng)的控制策略。在回饋制動過程中，相應(yīng)的主要約束條件如下：在回饋制動過程中，制動安全是第一位的，因而根據(jù)整車的制動要求，回饋制動系統(tǒng)應(yīng)保持一定的制動轉(zhuǎn)矩，以保證整車的制動效能如制動減速度、制動距離等。滿足制動安全的要求在一般的減速過程中，回饋制動可以滿足要求。當(dāng)制動力矩需求大于系統(tǒng)回饋制動能力時，還需要采用傳統(tǒng)的機械制動。當(dāng)轉(zhuǎn)速低至回饋制動無法實現(xiàn)時，也需要采取其他制動方式輔助制動運行。在回饋制動過程中，相應(yīng)的主要約束條件如下：電動機系統(tǒng)的回饋能力回饋制動系統(tǒng)在工作過程中，應(yīng)考慮電動機系統(tǒng)在發(fā)電過程中的工作特性和輸出能力。需要對回饋過程中的電流大小進行限制，以保證電動機系統(tǒng)的安全運行。在回饋制動過程中，相應(yīng)的主要約束條件如下：電池組的充電安全電動汽車常用的能源多為鉛酸電池、鋰電池、鎳氫電池等。充電時應(yīng)避免充電電流過大，損壞蓄電池。因此回饋制動