第十四章 行车制动和电动机再生制动

续流阶段电流流向示意图
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 共同作用之下，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，在此阶段的电流流向如图 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。
回馈阶段电流流向示意图
２. 三三通电方式 每一瞬间有三只功率管通电，每60度换相一次，每
只功率管通电180度， 对于三三通电方式，每一瞬间有三 只功率管导通，每隔60度换相一次，每一功率管通电180 度电角度，每隔60度换相一次意味着每隔60度合成转矩方 向转过60度，合成转矩大小为1.5倍的转矩。
三、采用无刷直流电动机驱动系统的回馈制动方法
练习题
1.电动真空助力制动系统控制有哪些要求？ 2.何为再生制动/ 液压制动系统？ 3.简述ＰＲＩＵＳ 混合动力汽车线控制动系统。 4.叙述电动汽车的行车制动ＥＢＤ、ＡＢＳ 和助力操 作。 5.简述电动汽车能量回馈控制原理。
四、ＶＳＣ ＋ 系统
1、判定车辆状态的方法
１)判定前轮滑动 如图判定前轮滑动(左)，车辆前轮是否滑动是通过目标偏移率 和实际偏移率的差判定的。车辆的实际偏移率小于驾驶员操作 转向盘时产生的偏移率(目标偏移率是通过车速和转向角判定 的)时ꎬ就意味着车辆的转向角度大于行驶轨迹，制动防滑控制 ＥＣＵ就判定前轮有很大的滑动趋势。 ２)判定后轮滑动 如图判定后轮滑动(右)，车辆后轮是否滑动是通过车辆偏离角 和偏离角速度(单位时间内偏离角的变化)的值判定的，车辆偏 离角大时，偏离角速度也大，制动防滑控制ＥＣＵ就判定车辆 的后轮有很大的滑动趋势。
四、电动汽车的行车制动EBD、ABS和助力操作
1.ＥＢＤ 系统的工作原理
制动防滑控制ＥＣＵ 根据４ 个车轮速度传感器发出 的信号来计算各车轮的转速和减速度，并检查车辆滑移状 况， 根据滑移率情况，制动防滑控制ＥＣＵ 控制供压阀 和减压阀，以便用下列三种模式来调节各轮缸的液压:减 压模式、压力保持模式和增压模式。
目前大多数采用无刷直流电动机控制。
二、无刷直流电动机的基本控制方法
无刷直流电动机的驱动方式包括半桥驱动和全桥驱动， 目前以三相星形全桥驱动方式最多，控制方法分为两两导 通(120度导通)、三三导通(180度)两种， 在具体控制方法 中，又分为有、无位置传感器两种情况。 １. 两两通电方式
在两两导通方式下，每一瞬间有两个功率管导通， 每隔１/６周期即60度电角度换相一次， 每次换相一个功 率管，每只功率管持续导通120度电角度，每个绕组正向通 电，反向通电各120度，对应每相绕组持续导通120度，在 此期间对于单相绕组电流方向保持不变，假设流入绕组的 电流产生正的转矩，流出绕组的电流产生负的转矩，每隔 60度换相一次意味着每隔60度合成转矩方向转过60度，大 小保持为3倍的转矩。
2.ＡＢＳ 系统工作原理
１)增压过程 如图增压过程所示，制动防滑控制ＥＣＵ 根据总泵压力传感 器和制动踏板行程传感器的信号来计算目标轮缸压力(和驾驶 员所需制动力相等)，然后制动防滑控制ＥＣＵ 将轮缸压力传 感器信号和目标轮缸压力对比，如果目标轮缸压力低，则制 动防滑控制ＥＣＵ 就向制动执行器加压。 因此，蓄能器中的 液压就被加到轮缸里， 此外，当液压制动力必须增加以便根
第十四章 行车制动和电了解再生制动/ 液压制动系统 3.了解ＰＲＩＵＳ 混合动力汽车线控制动系统； 4.了解电动汽车的行车制动ＥＢＤ、ＡＢＳ 助 力操作 5.了解电动汽车能量回馈控制原理
第一节 电动真空助力制动系统
一、电动真空助力制动系统控制要求
纯电动汽车或燃料电池汽车，发动机总成被拆除后，制动系统由于 没有真空动力源而丧失真空助力功能,仅由人力所产生的制动力无法满足 行车制动的需要，因此需要对制动系统真空助力装置进行改制，而改制 的核心问题是产生足够压力的真空源，为了产生足够的真空，除了一个 具有足够排气量的电动真空泵外，为了节能和可靠，还要为电动真空泵 电动机设计合适的工作时间。 (１)接通汽车１２Ｖ 电源ꎬ压力延时开关闭合，真空泵大约工作３０ｓ 后 开关断开，此时真空罐内压力大约为－８０ｋＰａ。 (２)当真空罐内压力增加到－５５ｋＰａ 时，压力延时开关再次闭合。 (３)当真空罐内压力增加到大约－３４ｋＰａ 时，压力报警器发出信号。
３)减压过程 如图所示，制动防滑控制ＥＣＵ 根据总泵压力传感
器和制动踏板行程传感器的信号计算目标轮缸压力(和驾 驶员所需制动力相等)， 然后制动防滑控制ＥＣＵ 将轮缸 压力传感器信号和目标轮缸压力对比，如果目标轮缸压力 高，则制动防滑控制ＥＣＵ 就给制动执行器减压， 因此， 轮缸中的压力就会下降， 此外，当液压制动力必须减小 以便根据再生制动力的变化进行联合控制时，操作和此相 同。
2、安全保护
混合动力或ＶＳＣ 系统有故障时，制动防滑控制 ＥＣＵ 会禁止ＶＳＣ ＋ 工作， ＡＢＳ 和/ 或制动助力 系统有故障时，制动防滑控制ＥＣＵ 会禁止带ＥＢＤ 的ＡＢＳ、制动助力和ＶＳＣ ＋ 系统工作， ＥＢＤ 控 制系统有故障时，制动防滑控制ＥＣＵ 会禁止ＥＢＤ 工作， 因此，在没有带ＥＢＤ 的ＡＢＳ 系统、制动助 力和ＶＳＣ ＋ 系统的情况下，制动和燃油喷射切断控 制会打开。
三、电动机再生制动
驱动桥内的主减速器和电动机以机械方式连接在一起，驱 动轮带动电动机转子转动而发电， 这种联合控制提供再生制动 和液压制动的合制动力，这样的控制能够最大程度地减少正常 液压制动的动能损失，并把这些动能转化为电能， 结构设计上 增大电动机功率有利增大再生制动力。
例如日本丰田Ｐｒｉｕｓ 混合动力汽车的永磁电动/ 发电动 机(ＭＧ２)的永磁转子在车轮的带动下扫描定子，当然发的电 压不会超过当时外界施加的外电压， 通过混合动力电脑ＨＶＥ ＣＵ 控制换流开关元件的斩波时间ꎬ实现斩波发电。
三、再生制动/ 液压制动系统
为了使车辆能够稳定地制动，前后车轮上的制动力必须很好 地平衡分配ꎮ，此外，为了防止汽车发生滑移，加在前后轮上的 最大制动力应该低于允许的最大值(主要由滚动阻力系数决定)。 其结构设计如图
第二节 PRIUS混合动力汽车线控制动系统
一、PRIUS主组件位置
二、PRIUS主组件功能
二、再生制动
再生制动是电动汽车所独有的，在减速制动(刹车 或者下坡)时将车辆的部分动能转化为电能，转化的 电能储存在储存装置中，如各种蓄电池、超级电容和 超高速飞轮，最终增加电动汽车的行驶里程。
电动汽车的再生制动力矩通常不能像传统燃油车 中的制动系统一样提供足够的制动减速度，所以，在 电动汽车中，再生制动和液压制动系统通常共同存在。
2、ＶＳＣ ＋ 控制方法
制动防滑控制ＥＣＵ 判定出现前轮或后轮滑动趋势时， 它就降低发动机的输出功率并在前后轮施加制动来控制车辆的 偏移力矩ꎮ ＶＳＣ ＋ 的基本工作原理说明如下， 但是，控制 方法根据车辆特性和行驶条件的不同而不同。 １)阻止前轮滑动
２)阻止后轮滑动
３)和ＥＰＳ 系统的联合控制
１. 单相回馈制动的基本原理 基本控制原理为升压斩波(Ｂｏｏｓｔ Ｃｈｏｐｐｅｒ)，
通过对功率管Ｖ１ 的ＰＷＭ 开关控制，达到控制输出电压 的目的，又称作升压斩波变换器。
２. 三相能量回馈控制工作基本原理
在回馈控制阶段，将上桥臂的功率管关断， 根据位置传 感器信号对下桥臂的功率管的通断进行有规律的ＰＷＭ 控制， 可以起到与Ｂｏｏｓｔ 变换器相同的效果，与Ｂｏｏｓｔ 变换器的工作过程类似，在一个ＰＷＭ 开关周期内，无刷直 流电动机的能量回馈控制过程也可以分为两个阶段。 １)续流阶段 在续流阶段，无刷直流电动机的电流流向如图所示， 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 组的电感之上。
第三节 电动汽车能量回馈控制原理
一、能量回馈
所谓能量回馈，即电动机工作于再生制动模式，在制 动过程中，控制驱动器使电流方向与正向运行时相反，便 会产生制动性质的转矩，当产生的电压高于蓄电池时，可 以将电流回馈至蓄电池，达到能量回馈的目的。能量回馈 制动系统在汽车制动时可以将能量回馈到电池，以提高整 车运行效率和电动汽车的续驶里程， 同时能量回馈制动系 统可以实现汽车的电气制动，能量回馈制动控制技术已经 成为电动汽车的核心技术之一。
１)前轮滑动抑制(右转向)
２)后轮滑动抑制(右转向)
五、自诊断和安全保护
1、自诊断
如果制动防滑控制ＥＣＵ 检测到ＥＣＢ、再生制动、带 ＥＢＤ 的ＡＢＳ、制动助力和ＶＳＣ ＋ 系统 中的故障ꎬ则制动控制系统、ＡＢＳ、制动系统和ＶＳＣ ＋ 系 统的和这些故障相关的功能警告灯会指示或点亮，来提示驾驶 员， 指示灯的情况如下表。
1、制动执行器液压源部分包括泵、泵电动机、蓄能器、 减压阀和蓄能器压力，液压源部分产生并存储制动防滑控制 ＥＣＵ 用于控制制动的液压。
2、制动执行器液压控制部分包括２ 个总泵切断电磁阀、 ４ 个增压电磁阀和４ 个减压电磁阀。２ 个双位型总泵切断 电磁阀由制动防滑控制ＥＣＵ 控制来打开或关闭总泵和轮缸 间的通道。４ 个线性增压电磁阀和４ 个线性减压电磁阀， 它们由制动防滑控制ＥＣＵ 控制以增减轮缸中的液压。
3、ＶＳＣ ＋ 系统传感器
根据车轮轮速传感器、偏移率传感器、减速传感器和转向 传感器发出的四种信号，制动防滑控制ＥＣＵ 判断车辆状况。 １)偏移率传感器(带ＶＳＣ ＋ 系统)
２)转向角传感器(带ＶＳＣ ＋ 系统)
4、ＶＳＣ ＋ 的液压系统操作
ＶＳＣ ＋ 系统控制电磁阀并通过与正常制动时的不同管 路来发送蓄能器中存储的液压到各车轮的制动轮缸， 这样，系 统在下列三种模式下工作:减压模式、压力保持模式和增压模式， 这样，前轮或后轮的滑动趋势得到了抑制。
３. 制动系统停止或电源出故障时
如果由于某些故障使制动系统停止或蓄能器不供压时， 则制动防滑控制ＥＣＵ 会激活安全保护功能， 此功能打开 制动执行器中的总泵电磁阀以保证总泵和轮缸间的液压通 道畅通， 这样，总泵产生的液压仅可使前轮缸实施制动。 此时，行程模拟器切断电磁阀的孔(Ｋ)以防止行程模拟器的
运行对总泵的液压产生负面影响。
４. 制动助力操作
如图所示，紧急制动情况下，制动防滑控制ＥＣＵ 根据压力传感器信号测定的总泵压力增加的速度检测驾驶 员的意图。如果ＥＣＵ 检测到需要额外的制动助力，则 执行器中的泵会产生液压并作用于轮缸来增大压力， 在 下列情况下，制动防滑控制ＥＣＵ 也提供制动助力， 车 辆满载时，制动防滑控制ＥＣＵ 用总泵压力传感器和车 速信号来检测工作条件。
据再生制动力的变化进行联合控制时，操作和此相同。
２)保持过程 如图所示，制动防滑控制ＥＣＵ 根据总泵压力传感器
和制动踏板行程传感器的信号来计算目标轮缸压力(和驾 驶员所需制动力相等)， 制动防滑控制ＥＣＵ 将轮缸压力 信号和目标轮缸压力对比，如果相等，则制动防滑控制Ｅ ＣＵ 将控制制动执行器保持在固定状态。因此，轮缸也 将保持恒定压力。