【课件】3-1 制动能量回馈强度设置

项目3新能源汽车电机控制器检修任务1制动能量回馈强度设置任务导入吴小姐刚买了一辆比亚迪秦PROEV，但是在开车过程中老是感觉减速时车辆存在顿挫现象（拽车），电话咨询4S店服务顾问后，推断可能是因为其将制动能量回馈强度设置为了“较大”级别。服务顾问指导吴小姐更改制动能量回馈强度级别之后，车辆恢复正常。新能源汽车驱动电机及控制系统检修1.掌握制动能量回馈的基本原理和控制策略。2.理解制动能量回馈系统的能量回收模式。3.掌握设置整车制动能量回馈强度。4.能够通过整车数据和解码仪判断能量回馈系统的工作状况。5.认真严谨、积极主动。安全生产，文明施工。6.与小组成员、同学之间能合作交流，协调工作。7.获得分析问题和解决问题的基本方法。任务目标01/02/制动能量回馈的控制策略制动能量回馈系统的作用与分类CONTENT03/制动能量回馈的基本原理目录04/制动能量回馈系统的能量回收模式新授Newlesson01PARTONE一、制动能量回馈系统的作用与分类制动能量回馈系统也称“制动能量回收系统”或“再生制动”，该系统的作用是在新能源汽车减速制动（或者滑行）时将汽车的部分动能转化为电能，并将电能储存在储能装置（如各种蓄电池、超级电容和超高速飞轮）中，最终增加新能源汽车的续驶里程。如图所示。一、制动能量回馈系统的作用与分类上图所示为制动能量转换原理图。电动汽车在制动减速或停车过程中，电机处于发电机工况，制动能量回馈系统完成从汽车动能到蓄电池电能的转化，这就是制动能量的回收过程。电动汽车在驱动过程中，电机处于驱动工况，储存的电能，通过电机驱动，将电能转换为机械能，这就是能量消耗的过程。一、制动能量回馈系统的作用与分类制动初始速度和终止速度、电动汽车质量等；影响制动总能量的因素如再生制动系统结构、驱动系统布置形式、电动汽车结构(滚动阻力消耗、空气阻力消耗等)、制动力分配策略(摩擦制动损耗)和制动强度等；影响可回收能量的因素如电动机和电池工作特性、传动系统特性、各部件及传递线路损耗和控制器损耗等。影响再生制动回收能量的因素影响能量回收的因素主要可分为3类：一、制动能量回馈系统的作用与分类制动总能量、可回收能量和再生制动回收能量三者之间的关系如图所示。一、制动能量回馈系统的作用与分类电动汽车的制动方式应考虑机械制动和电气制动两种类型的结合，尽可能多地用回馈发电方式取代机械式制动。根据电动机的磁极数与绕组分布形成实际磁极数的关系在电动汽车制动和滑行时，通过控制系统将电动机的状态改为发电状态，将发电机发出的电能存储于电池之中，这样既可减小机械制动系统的损耗，又能提高整车能量使用效率，达到节约能源和提高电动汽车续驶里程的目的。电动机制动的方法可分为机械制动和电气制动两大类。一般来讲，在动力电池充电效率为100%，电动机效率、制动回馈效率为50%，车辆总消耗能量的50%用于获得车辆动能的设定条件下，基于能量守恒而解析计算得到，采用再生制动能量回收可提高车辆续驶里程33%。二、制动能量回馈的控制策略制动能量回收的控制策略是指在确保整车制动的安全、稳定和舒适性的情况下，根据加速踏板的开度、车辆行驶的速度、蓄电池的荷电状态和电动机的工作特性等诸多参数，同时考虑到蓄电池存储能量的能力、电机的能量回馈功率以及发电效率等诸多限制条件，控制纯电动汽车的机械摩擦制动和电机制动，使制动能量的回收量最多的控制方法。目前主要有三种不同的制动控制策略：理想制动力分配控制策略、最佳制动能量回馈控制策略和前后制动力固定比值控制策略。二、制动能量回馈的控制策略理想制动力分配控制策略1理想制动力分配控制策略能充分利用地面附着条件，使制动距离最短，制动时汽车方向稳定性也好，不仅如此，理想制动力分配控制策略回收制动能量的效果相当好，但控制系统较复杂，适用于全可控的混合制动系统。理想制动力分配控制策略以使车辆的制动距离最小化为控制目标，控制施加在前后轮上的制动力，同时给驾驶人提供最佳的制动方向稳定性。要想实现这两个目的，要求施加在前后轮上的制动力遵循理想的制动力分配曲线。理想制动力分配二、制动能量回馈的控制策略最佳制动能量回馈控制策略2在符合制动要求的条件下，最佳制动能量回馈控制策略的原理是在满足对应于给定减速度指令的总制动力情况下，向前轮分配更多的制动力。因此，对于能量回馈制动，将有更多的制动能量可得到回收。这种控制策略对并联式的混合制动系统与全可控的混合制动系统均适用。

二、制动能量回馈的控制策略前后制动力固定比值控制策略3前后制动力固定比值控制策略对于常规机械制动系统，前后轮制动力的分配比例是固定的。对电动汽车的混合制动系统而言，前后制动力固定比值控制策略是指前轮（前轮驱动）的总制动力（摩擦制动力与电力制动力之和）与后轮摩擦制动力的比值在一定的制动减速度范围内是固定的。为了获得较大的制动能量回馈，这种控制策略主要用于前轮驱动汽车并联式的混合制动系统，即在制动主缸中安装检测主缸液压的压力传感器，使施加在驱动轮上的电动机制动力正比于制动主缸中的液压力。一般而言，回馈发电制动只能起到限制电动机转子速度过高的作用，即不让汽车的速度比同步速度高出很多，但无法使其小于同步转速。也就是说，回馈发电制动仅仅能起到稳定运行的作用。三、制动能量回馈的基本原理纯电动汽车制动能量回收系统的组成1纯电动汽车制动能量回收系统主要由整车控制器、储能系统(动力电池组)、电机控制器、驱动电机、液压系统以及传动装置等部分组成。如下图所示。三、制动能量回馈的基本原理纯电动汽车制动能量回收系统的组成1整车控制器接收到加速踏板开度为0%时，VCU通过动力CAN向电机控制发出能量回收指令，电机的反电动势通过电机控制器整流后给动力电池充电。BMC通过动力CAN向VCU反馈当前的动力电池信息。根据电动机的磁极数与绕组分布形成实际磁极数的关系当纯电动车辆电池组SOC＞95%/插电混动车辆电池组SOC＞93%时，能量回收的电流不输送给动力电池，整车控制器通过CAN总线给电机控制器信号来控制驱动电机工作于驱动与发电模式，实现对汽车的正常行驶与制动。从上图可知三、制动能量回馈的基本原理纯电动汽车制动能量回馈系统的工作原理2根据制动能量回馈系统的结构以及工作原理，由电机控制器控制逆变器以及整流电路等开关管导通与断开，来实现车辆在爬坡或加速行驶时电池向电机和负载供电，以及在减速制动时电机对电池进行充电。下图为电动机控制器控制逆变器。三、制动能量回馈的基本原理纯电动汽车制动能量回馈系统的工作原理2纯电动汽车在匀速或者加速行驶过程中，电动机工作于电动模式；根据电动机的磁极数与绕组分布形成实际磁极数的关系在减速制动行驶过程中，电动机工作于发电模式，此时进行能量回馈。以水磁无刷直流电动机为例，其具有电动以及发电这两种工作模式三、制动能量回馈的基本原理纯电动汽车制动能量回馈系统的工作原理2当电动机工作为电动模式时，逆变器下半桥的开关管处于常通状态，对上半桥的开关管进行PWM控制，通过控制电动机的三相按顺序导通而产生转矩推动汽车行驶。当电动机从电动模式切换到发电模式时，逆变器上半桥的开关管处于截止状态，对逆变器的下半桥开关管进行PWM控制，假设下半桥某开关管导通，回路电流逐渐上升，相电感积蓄能量，此为续流过程，如上图所示。三、制动能量回馈的基本原理纯电动汽车制动能量回馈系统的工作原理2然后把该开关管进行关闭，续流过程的回路断开，此时三相绕组中有很高的电动势产生，即电动机电压大于电池电压，故向电池充电，此过程为充电过程，如上图所示。电动机进行回馈制动时，相变量的电角度为0~60°的电流情况。三、制动能量回馈的基本原理纯电动汽车制动能量回馈系统的工作原理2当开关管VT2导通时，形成了VT2→VD4二极管→B相绕组→A相绕组→VT2的续流回路，该能量存储于电动机的绕组电感中，因此其电流不断增大。续流过程关断VT2管，使续流过程切换至充电过程，充电回路为A相绕组→VD2二极管→双向DC/DC变换器—电池→VD4二极管→B相→A相，续流过程中储存在电感中的能量将被释放出来，存储到蓄电池中，因此其电流不断减小。充电过程四、制动能量回馈系统的能量回收模式发动机关闭时滑行/制动状态下的能量回收模式1在发动机关闭时滑行/制动状态下，发动机与电机离合器分离，电机/发电机离合器接合，能量仅通过电机/发电机回收。在发动机关闭时滑行/制动状态下的能量回收模式四、制动能量回馈系统的能量回收模式发动机倒拖时滑行/制动状态下的能量回收模式2在发动机倒拖时滑行/制动状态下，发动机与电机离合器闭合，电机/发电机离合器闭合，能量除了通过电机/发电机回收外，一部分用于发动机制动（此时发动机切断燃油供给）。在发动机倒拖时滑行/制动状态下的能量回收模式四、制动能量回馈系统的能量回收模式发动机起动时滑行/制动状态下的能量回收模式3在发动机起动时滑行/制动状态下，发动机与电机离合器打开，电机/发电机离合器接合，能量仅通过电机/发电机回收。发动机启动时滑行/制动状态下的能量回收模式实训PracticalTraining02PARTTWO任务实施实训准备序号设备及工具图片设备及工具名称数量设备及工具是否完好1

□是□否2

□是□否3

□是□否4

□是□否5

□是□否6

□是□否7

□是□否8

□是□否质检意见原因：□是□否任务实施

实训工单姓名

班级（专业）

完成日期

实训任务1：通过仪表判断制动能量回馈系统工作状况序号操作步骤记录完成情况1记录检修车型台架□已完成□未完成□2设置能量回馈模式标准能量□已完成□未完成□3车速提至最高车速：km/h已完成□未完成□4观察功率指针现象功率指针指向动力电池放电功率指针指向动力电池充电已完成□未完成□任务实施实训任务2：通过解码仪判断制动能量回馈系统工作状况序号操作步骤记录完成情况1记录检修车型台架□已完成□未完成□2读取数据流读取数据流过程：选择车辆制造商--数据流已完成□未完成□3车辆操作车辆操作过程：设置车辆较大能量回馈-