电动汽车再生制动系统基本原理分析

目录
Contents
绪论
2.4 再生制动原理
RBS基本理论
动力系统参数 匹配
RBS控制策略 设计
RBS控制器与控 制程序设计
总结与展望
图2.5 一个 PWM 调制周期内电流波形
再生制动调制方式
Ud
T1 D1 T3 D3 T5 D5 Ua La A
B
Ub Lb
C
Uc Lc
Ra
ea
Rb
eb
Rc
ec
Ud
Fbr Fbrm Fbrf
Fb F mg
Fm
Tmigi0 t R
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Contents
绪论
RBS基本理论
动力系统参数 匹配
RBS控制策略 设计
RBS控制器与控 制程序设计
总结与展望
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2.2 RBS能量流与子系统模型
RBS能量流
电机处于再生制动状态时，符合以下功率平衡：
Pv
Pm m
S
制程序设计
HA
C
总结与展望
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驱动电路
电压和电流 检测
霍尔位置 传感器
dsPIC30F4011控制电路
图2.3 三相全桥式BLDCM控制系统
C’ HB
A
C’
A
HB
B
B’
N
HA
A’
C
B
B’
HA
A’
C
HC
HC
图2.4 BLDCM工作原理
C’
A
HB
B
B’
HA
A’
C
HC
N
S
C’ HB
B
A’ HC
忽略电机发出的电能在传递到蓄电池过程的损失，则蓄电池回收功
率为：
Pb Pm b
电机模型
本文只考虑电机的转矩、功率和转速输出能力，理想电机转矩特性 是：
Tm T9m5e50Pme n
n nrated n nrated
Pm
Tmen 9550
Pme
n nrated n nrated
再生制动时实际输出转矩用一阶惯性环节进行描述：
绪论
RBS基本理论
动力系统参数 匹配
RBS控制策略 设计
RBS控制器与控 制程序设计
总结与展望
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滚动阻力： 空气阻力： 坡度阻力： 惯性力： 地面制动力：
Ff mgf
Fw
CD Au2 21.15
Fi mgsin
Fg
m
dv dt
Fb Fbf Fbr
Fbf Fbfm Fbff
总结与展望
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图2.9 循环工况时间-速度曲线
评价指标
Biblioteka Baidu
能量回收率： 制动冲击度：
r
1 2
te ts
Pb
dt
m vs2 ve2
100%
d 2v j dt 2
Tmo
s
Tm
s
es ms 1
d Tmo Tload J m dt
2n
60
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绪论
RBS基本理论
动力系统参数 匹配
RBS控制策略 设计
RBS控制器与控 制程序设计
2.2 RBS能量流与子系统模型
蓄电池模型
I
+ Ro
E
Ub
E RoI Ub E ESOC, Tb Rodis Rodis SOC, Tb
Pbw
s
Tfb
s
f
1 s
1
总结与展望
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绪论
2.3 电机工作原理
逆变电路
电机
T1
D1 T3
D3 T5
D5 Ua
La
A
Ra
ea
Ud
Ub
Lb
Rb
eb
B
C
Uc
Lc
Rc
ec
T4 D4 T6 D6 T2 D2
RBS基本理论
动力系统参数 匹配
RBS控制策略
设计
A
RBS控制器与控 B’
T1 D1 T3 A
D3 T5
D5 Ua
La
B
Ub Lb
C
Uc Lc
Ra
ea
Rb
eb
Rc
ec
T4 D4 T6 D6 T2 D2
T4 D4 T6 D6 T2 D2
图2.6 半桥调制续流阶段
图2.7 半桥调制充电阶段
T1 D1 T3 D3 T5 D5 Ua La A
Ra
ea
Ud
B
Ub Lb
Rb
eb
C
Uc Lc
CarSim：专业的车辆动力学仿真软件，自带各种乘用车车型，可以 方便灵活地定义整车各系统参数、试验环境和试验过程，实现车辆 操纵稳定性、制动性、平顺性等方面的仿真测试。
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绪论
2.6 评价方法 循环工况
RBS基本理论
动力系统参数 匹配
RBS控制策略 设计
RBS控制器与控 制程序设计
Rc
ec
T4 D4 T6 D6 T2 D2
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图2.8 全桥调制续流阶段
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绪论
RBS基本理论
动力系统参数 匹配
RBS控制策略 设计
RBS控制器与控 制程序设计
总结与展望
2.4 再生制动原理
再生制动控制方法
最大回馈功率控制
控制电枢电流，实 现回馈电流和功率最大 化。电机转速按照指数 规律下降，在车速较高 时，蓄电池充电电流和 电枢电流往往过大。
Isight
MATLAB：该软件集成了数值分析与计算、控制策略开发、系统建 模与仿真等功能，为众多科学领域的问题提供了行之有效的解决方 案。
Isight ：可以实现简单的零部件参数分析到复杂系统多学科设计优化 任务，集成四大数学算法：试验设计、近似建模、探索优化和质量 设计能够实现自动化、智能化的设计分析过程。
恒定回馈电枢控制 恒定回馈电枢电流
控制保证了电枢电流的 恒定，实现电机恒定转 矩输出，电机转速线性 下降 ， 但回馈电流会随 着车速下降而下降。
控制 方法
2018-06-04
最大回馈效率控制 实时检测车辆行驶
阻力，对电枢电流进行 控制。此控制方式回收 能量最多，但车速也是 按照抛物线规律下降， 且制动距离较长。
恒定充电电流控制
通过对电枢电流控 制，保证 蓄 电 池 恒流充 电。但电机会获得一个 变化的制动力矩，不符 合驾驶习惯。
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绪论
2.5 仿真软件
仿真 软件
RBS基本理论
动力系统参数 匹配
RBS控制策略 设计
RBS控制器与控 制程序设计
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MATLAB
CarSim
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RBS基本理论
动力系统参数 匹配
RBS控制策略 设计
RBS控制器与控 制程序设计
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再生制动基本理论
EV制动动力学 RBS能量流与子系统模型 电机工作原理 再生制动原理 仿真软件 评价方法
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2.1 EV制动动力学理论
Ff Fw Fi Fg Fb 0
Rochg Rochg SOC, Tb
-
图2.1 蓄电池等效电路
Pb
b
Pload Pload
Pb
充电 放电
Qb
Idt
3600
EI
E 2 - 4Ro Pload
2Ro
-E I
E 2 - 4Ro Pload
SOC
2Ro
SOC0
Qb Cb
液压制动系统模型
采用一阶惯性环节描述制动系统延迟特性：