能量回收控制系统朱颖课件

能量回收控制系统主讲人：朱颖01能量回馈制动控制策略02能量回馈制动的基本原理03能量回馈制动的回馈方式01能量回馈制动的控制策略学习目标：了解能量回馈的控制策略；能力目标：培养学生归纳和学习爱相关资料的能力。知识准备：一般来讲在动力电池充电效率为100%，电机效率、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，采用在生制动能量回收可提高车辆续驶里程33%。问题1：能量回馈制动的控制策略是怎样的？制动能量回收控制策略是指确保整车制动安全、稳定和舒适性下，根据踏板的开度、车辆行驶速度、蓄电池荷电状态和电机工作特性等参数，同时考虑蓄电池存储能量的能力、电机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。1）最大再生回馈功率控制；2）最大再生回馈效率控制；3）制动力矩再生制动控制；问题2：制动能量回收的影响因素有哪些？1)电机电机对制动能量的回收有着非常大的作用，若其可提供的制动能力强，则调配机械摩擦制动与再生制动时，加大再生制动的份额就能够增加能量的回馈量；若其发电能力强，即电机的电功率高，则能量的回收能力就强；同时电机的机械效率等也同样限制着能量的回收能力。所以在现阶段永磁无刷直流电机（PMBLDCM）、交流感应电机（ACI）以及开关磁阻电机（SRM）是最适合作为新能源汽车的驱动电机。问题2：制动能量回收的影响因素有哪些？2)储能装置现阶段车载储能装置主要有蓄电池、燃料电池、超级电容以及飞轮等这几种，其中使用较多的是蓄电池。储能装置的SOC直接制约着能量回收能量，是最主要的影响因素，若储能装置电量充足，则制动能量就不能进行回收；若储能装置充电电流超过其允许范围或者电机输出的电功率超过储能装置最大的充电功率，则也无法回收制动能量。问题2：制动能量回收的影响因素有哪些？3)行驶工况制动频率较高的工况，如城市中车辆需频繁起步与停车，此时回收的制动能量较多；而制动频率较低的工况，如高速公路中车辆很少进行减速制动，故只有较少的能量回收。4)控制策略当电机和储能装置确定后，制动能量的回馈量由其控制策略决定，控制策略确定了机械摩擦制动与电机制动之间的分配关系、确定了储能装置的充电和放电状态，同时也确定了制动过程中能量的回馈量。02能量回馈制动的基本原理学习目标：了解能量回馈的基本原理；能力目标：培养学生归纳和学习爱相关资料的能力。问题1：纯电动汽车制动能量回收系统由哪些组成？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。整车控制器通过CAN总线给电池管理系统和电机控制系统信号，电池为整个系统提供能量并回收能量，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。问题2：纯电动汽车制动能量回收系统的工作原理是怎样的？根据制动能量回收系统的结构以及工作原理，如下图所示，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。问题2：纯电动汽车制动能量回收系统的工作原理是怎样的？03能量回馈制动的回馈方式学习目标：了解能量制动回馈的回馈方式；能力目标：培养学生归纳和学习爱相关资料的能力。问题1：三相整流回馈方式是怎样实现的？1）续流阶段在续流阶段，无刷直流电动机的电流流向V2导通为电流提供续流通道。在此阶段电能将存储于三相绕组的电感中。问题1：三相整流回馈方式是怎样实现的？2）回馈阶段在V2关断期间，在反电动势与三相绕组寄生电感的共同作用下，之前存储于三相绕组之内的能量与反电动势一起向蓄电池共同回馈能量。在此阶段无刷直流电动机的电流流向如下图所示，V2关断，电流经D1回馈至蓄电池，同样存在通过D4和D6流向B相和C相的电流通路。问题2：斩波升压回馈方式是怎样实现的？当车速没有超过基速时的减速过程中，在此过程中电动机处于发电状态，将电动车减速过程中的部分动能回馈到蓄电池。驱动电动机进入发电工作状态，其发电电压必须高于蓄电池电压才能输出电功率，所以需要对制动过程进行有效控制。其控制原理为升压斩波控制方式。问题3：能量回馈所具备的条件有哪些？电动车用无刷直流电动机驱动系统的能量回馈过程要受到车辆运行状态的限制。能量回馈过程还要受到制动安全和蓄电池充电安全等条件的限制，包括蓄电池SOC、电动机的回馈能力和当前转速等，回馈制动控制策略需要与整车制动要求紧密结合。在实际应用中回馈制动应满足一定的约束条件，并采取相应的控制策略。问题4：能量回馈所具备的条件有哪些？1）满足制动安全的要求在回馈制动过程中，制动安全是第一位的，因而根据整车的制动要求，回馈制动系统应保持一定的制动转矩，以保证整车的制动效能如制动减速度、制动距离等。在一般的减速过程中，回馈制动可以满足要求。当制动力矩需求大于系统回馈制动能力时，还需要采用传统的机械制动。此外当转速低至回馈制动无法实现时，也需要采取其他制动方式辅助制动运行。2）电动机系统的回馈能力回馈制动系统在工作过程中，应考虑电动机系统在发电过程中的工作特性和输出能力。因此需要对回馈过程中的电流大小进行限制，以保证电动机系统的安全运行。3）电池组的充电安全