第十四章 行车制动和电动机再生制动
电动汽车再生制动控制技术结构与工作原理
电动汽车再生制动控制技术结构与工作原理1.电动汽车再生制动控制技术结构电动汽车制动能量回收系统主要由两部分组成（电机再生制动部分和传统液压摩擦制动部分），所以该制动系统可以视为机电复合制动系统。
虽然再生制动可以回收制动能量并向车轮提供部分制动力，但是它无法使车轮完全停止转动，制动效果受到电机、电池和车速等诸多条件的限制，在紧急制动和高强度制动条件下不能独立完成制动要求。
为了保证汽车的制动安全性，在采用电机再生制动的同时，必须使用传统的液压摩擦制动作为辅助，从而达到既保证了汽车的制动安全性，又回收可观的能量的目的。
电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。
电力驱动及控制系统由驱动电机、电源和电机的调速控制装置等组成。
在电动汽车上，再生制动是利用电机的电动机/发电机可逆性原理来实现的。
在电动汽车需要减速或者滑行时，可以利用驱动电机的控制电路实现电机的发电运行，使减速制动时的能量转换成对蓄电池充电的电流，从而得到再生利用。
由于摩擦制动一般采用液压形式，所以机电复合制动系统也可以称为再生一液压混合制动系统。
从保证制动安全和提高能量利用率的角度来考虑，再生一液压混合制动系统是最适合电动汽车的综合制动系统。
在制动过程中，制动控制器根据制动踏板的角度（实际为制动主缸压力），判断整车的制动强度，确定相应的摩擦制动和再生制动的分配关系。
前后轴的摩擦制动分配关系由液压系统对前后轮的分配关系实现；制动控制器根据制动强度和电池的SOC值确定，可以输出制动转矩并对前后轴进行分配，然后通过电机控制器控制电机进行再生制动。
在整个制动过程中，要保证电动汽车的制动稳定性、平稳性，并尽可能多地回收制动能量，延长汽车行驶里程。
电动汽车制动能量回收系统的结构原理。
电动汽车的制动过程是在液压摩擦制动与电机再生制动协调作用时完成的。
再生制动系统主要是由轮毂电机、电机控制器、逆变器、制动控制器和动力电池等主要部件组成。
电动汽车的再生制动策略
电动汽车的再生制动策略电动汽车与传统汽车显著的区别之一就是具有再生制动功能，可将制动过程中车辆的部分机械能进行回收，存储在储能装置中并加以利用。
电动汽车的再生制动系统有不同的实现方案，对应的控制策略也不同。
在分析控制策略之前，首要任务是对实现方案进行分析。
一般来说，再生制动系统的控制目标主要为最低的系统成本、最佳的制动性能、最大的能量回收效率。
控制方法可以分为两大类，一是利用效率优化方法提高电机系统的效率，二是从电动汽车的制动力分配人手，合理分配再生制动的比例。
效率优化控制策略的投入成本相对较高且应用较少。
目前，实用的再生制动控制策略基本上都是基于制动力分配的。
典型的再生制动策略有：理想制动力分配策略、最佳能量回收策略和并行能量回收策略。
一般可将能量回收的工况分为两种：一种是滑行工况；另一种是制动工况。
前者没有机械制动的参与，仅靠电机对车辆进行制动；后者当驾驶人踩下制动踏板时，电机制动与机械制动共同对汽车进行制动。
两种工况对应的控制策略不同，约束条件也不相同。
在滑行工况下，基于滚动优化和局部优化的思想开发能量回收策略；在制动工况下，根据再生制动系统的实现方案，采用并行能量回收策略。
（1）再生制动系统方案根据液压制动力矩是否可控，可将电动汽车的液压制动力矩和电机再生制动力矩的分配方式分为液压制动力矩调节方式和电机力矩调节方式两种。
前者通过调节液压制动力矩和电机制动力矩来满足整车制动需求，优先保证电机制动力矩达到最大值；后者液压制动力不做调整，在满足整车需求的范围内调节电机再生制动力矩。
根据以上分析，有如下三种制动能量回收方案：串联复合制动策略、并联复合制动策略及空行程制动策略。
串联复合制动策略要求机械制动力矩可控，通过合理分配机械制动力矩和电机再生制动力矩的大小，以能量回收效率及制动的平顺性为控制目标。
串联复合制动策略的控制策略较复杂，且需要改变传统车的制动系统结构，但能保证较高的能量回收效率。
并联复合制动策略的液压制动过程不可控，电机再生制动可控，只需对电机制动力矩进行控制，控制参数少，易实现，在城市工况下能回收相当可观的制动能量，因而适合在实际电动车开发中采用。
再生制动原理
再生制动原理再生制动是现代汽车技术中的一项重要技术之一，它通过恢复车辆势能并将其转化为电能，来实现车辆制动的目的。
再生制动在节能和减少排放方面具有显著的优势，因此在电动车和混合动力车上得到了广泛应用。
再生制动的原理是基于电动车辆上的电动机具有双向运动的特点。
当电动车辆行驶时，电动机同时作为驱动设备和发电机。
当车辆行驶时，发动机将电能转换成动能，驱动车辆行驶。
而当车辆制动时，电动机通过差动装置将旋转的车轮减速并转换成电能，将能量存储在电池中，以备下一次加速或行驶时使用。
再生制动的使用不仅可以减少车辆制动时的损耗，还可以将制动时产生的能量回收到电池中。
这种高效能的利用方式可以显著降低电池的充电时间，延长电池的使用寿命，有利于实现对环境的可持续发展。
在使用再生制动时，车辆通过踏板传感器和转化器来确定行车状态和车速。
当踏板传感器感应到驾驶员减速或制动时，转化器将向电动机开出制动变阻器，以产生制动力，将车辆减速到停止。
再生制动的一个显著特点是，它可以更有效地控制车辆的速度和惯性。
因为再生制动将通过转化能量将速度和惯性的损失最少化，因此可以更加平稳地停车，从而减少车辆和人的损伤。
再生制动还可以大大减少车辆刹车时制动蹄磨损和噪音。
再生制动的另一个优点是，它可以提供更多的制动电力，使电动车辆在高速行驶或重载行驶时更为安全。
在紧急情况下，再生制动可以提供更高的制动力和更强的制动效果，以确保车辆的安全和驾驶员的生命安全。
再生制动是一项非常有用和重要的技术，在电动汽车的发展和普及过程中具有关键作用，它可以显著减少车辆的能耗和排放，从而实现环境的可持续和节能的目标。
再生制动技术可以追溯到20世纪初，但在电动汽车市场的快速发展和成熟之后，这项技术的应用得到了显着的发展和推广。
在目前的社会和经济环境下，再生制动技术已经成为电动车辆设计的核心组成部分，它可以将制动时产生的能量回收到电池中，从而提高车辆效率和节约能源。
再生制动技术可以通过多种途径实现能量回收。
电动汽车再生制动系统介绍ppt课件
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一汽奔腾B50电动试验车结构：
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四、制动意图识别
制动意图识别主要是能够正确的识别电动汽车 中驾驶员的制动意图，是驾驶意图的一部分， 是驾驶员对车辆进行减速操作的一种意图。便 于可以准确的控制电机制动和液压制动进入和 退出的时间，从而一方面有利于提高汽车制动 能量回收率，另一方面也可以提高汽车制动的 安全性。识别出的不同制动意图要求的不同的 制动性能，不同的制动性能则要求合理的对前 后轴制动力进行分配，作为制动力分配的依据。 在制动强度较大时保证车辆的制动安全性，在 制动强度较小时保证较高的制动能量回收率。
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2、驱动与制动协调控制策略：
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3、再生制动与ABS协调控制策略：
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4、多能源系统模糊分配策略：
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4、多能源系统模糊分配策略：
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六、制动能量回收评价指标
制动能量回馈率：制动能量回馈过程中电
4、本田汽车公司紧随其后，于 1999 年开发了混合动力 汽车 Insight，提出了采用双制动力分配系数控制再生制 动系统，试验结果表明，该车实现了高效的制动能量回收。 5、美国福特汽车公司也推出了混合动力汽车 Escape，该 车型采用了线控再生制动系统，线控系统取代了传统的机 械液压制动系统，把驾驶员的制动踏板信号操作转变为电 信号，通过驱动电机实现所需的操作，实验证明该车制动 能量回收率及制动时方向稳定性均有较大的提高。 6、国内的再生制动技术起步比较晚。国内研究机构和高 校都对再生制动系统进行了相关的研究，并取得了一定的 进展，但尚未达到十分成熟的阶段。但是近些年新出的电 动汽车大部分都采用了再生制动能量回收系统。
汽车制动系统分类及原理及电动汽车再生制动
油路中的制动 液受制动盘加 热易汽化。
活塞
制动盘
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2）浮钳盘式制动器
活塞 进油口
导向销 车桥
制动钳
制动块 制动盘
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（2）全盘式制动器 在重型和超重型汽车上，要求有更大的制动力，为此采用了
全盘式制动器；其固定元件和旋转元件都是圆盘型。
（3）盘式制动器的特点 1）盘式制动器与鼓式制动器相比，有以下优点： a.一般无摩擦助势作用，因而制动力与行驶方向无关； b.浸水后效能降低较少，而且只须经一两次制动即可恢复正常； c.在输出制动力矩相同的情况下，尺寸和质量一般较小； d.较容易实现间隙自动调整； e.散热良好、热稳定性好。 2）缺点：效能较低，故用于液压制动系统时所需制动促动管 路压力较高，一般要用伺服装置。
辅助制动系统能够降低车速或保持车速稳定，但不能将车辆 紧急制停。
一、辅助制动有以下几种：
排气制动、液力减速、电力减速、空气动力减速等，其中最常 用的是排气制动。
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二、排气制动应用
矿山或山区公路上行驶的汽车； 在行车密度很高，交通情况复杂的城市街道上行驶的汽车； 在冰雪泥泞等滑溜路面上行驶的越野车； 在高速公路上行驶的汽车。
承销。 只有一个单活塞轮缸。
工作特点： 第一蹄由轮缸促动，第二
蹄是由顶杆促动。 前进制动时，第二蹄制动
力矩大于第一蹄制动力矩。 倒车制动时，第一蹄制动
力矩小，第二蹄无制动力矩。
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②双向自动增力式制动器 结构特点：
两蹄下端分别浮支在顶 杆两端。
制动蹄只在上方有一支 承销。
采用双活塞轮缸。 工作特点：
三、制动系的工作原理
电动汽车电机控制与驱动技术课件：电动汽车再生制动控制技术
图10-2 不同地面附着系数下的f线组和r线组
图 10-2 不同地面附着系数下的 f 线组和 r 线组
2）系统的控制策略 以保持汽车的方向稳定性和能量回收最大化为前提，开发了一种新的制动能量 回收系统，其结构，如图11-3所示。此系统采用并行系统，即不改变原有机械制 动系统制动力的条件下，由整车电动机(也作驱动电机使用)提供一定的制动扭矩 于前驱动轮上，在不影响制动过程的条件下完成制动能量回收。
根据以上分析，电机作为发电机运行时，力矩与电机转速满足如下关系
Tm
Tc n Pc 9550 n
3880 n 3880
(10-16)
式中 Tm ——电机力矩（Nm）；
Tc ——常值力矩（Nm），表示额定力矩或峰值力矩； n ——电机转速（rpm）;
Pc 一一与 Tc 对应的常值功率((kW)，表示额定功率或峰值功率。
对于前轮驱动电动轿车，只能通过前轮电机制动回收部分整车制动能量，而后轮 始终为摩擦制动。
(1)若Tmmax>Tb，则前轮制动力矩的需求全部由电机再生制动提供，此时前轮 处于纯电机再生制动模式；
(2)若Tmmax<Tb，则前轮制动力矩的需求由电机再生制动和摩擦制动共同产生，此时前轮处于复合制 动模式。其中，摩擦制动力矩(Tmech)为前轮制动力矩和电机最大制动力矩的差值，即：Tmech = Tb一 Tmmax。此即为并行制动控制策略。
f线组：指后轮没有抱死，在各种 值路面上前轮抱死时的前、后地面制动力关 系曲线。
Fxb2 ((L h0 ) / h0 )Fxb1 Gb / h0 Fxb1 Fz1 / L(Gb Fxbh0 )
电机驱动与再生制动工作原理与控制(完整收藏版)
PWM调制占空比初始化为电位器输入值
PWM调制占空比初始化为电位器输入值
电机驱动换向控制
电机再生制动换相控制
电机转速计算
电机转速计算
电机驱动转速PI调节
更新PWM调制占空比
电机母线电压和电流检测
是 霍尔信号故障？
否
母线电压正常？
是
否
母线电流正常？
是
否
否
接收到停机信号？
是
停机
高于额定转速？or 低于最低工作转速？
3 个人电简机介再生制动工作原理-半桥调制换相
3 个人电简机介再生制动工作原理-控制方法
最大回馈功率控制 对电枢电流的控制，但此控制 方式使电机转速按照指数规律下 降，不符合车辆制动习惯。同时 在车速较高时，蓄电池充电电流 和电枢电流往往过大
恒定回馈电枢控制 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。
研究 内容
最大回馈效率控制 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， 且随车速降低，实现能量回收是 以降低充电电流限定值为代价。
电机驱动/再生制动工作原 理与控制
董昊轩 811436777@
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目录
content
1.基本理论 2.电机工作原理 3.电机再生制动原理 4.控制器硬件设计 5.软件编程
1 个基人本简原介理-电机结构
1 个基人本简原介理-电机分类
2020/6/22
1 个基本人原简理介-电机性能比较
电动汽车再生制动技术浅析
电动汽车再生制动技术浅析作者：暂无来源：《经营者》 2019年第8期史宏宇摘要随着石油等不可再生能源日益短缺、全球气候变暖、空气恶化等问题的出现，提高能量利用率，降低排放的任务迫在眉睫。
对于电动汽车而言，再生制动技术的应用将有利于上述问题的解决。
本文介绍了目前再生制动制动技术的发展现状、工作原理及储能方式，并且展望了再生制动技术的发展前景。
关键词再生制动能量回收电动汽车一、引言电动汽车再生制动系统是电动汽车研究领域的关键技术之一。
再生制动系统使电动汽车在制动过程中将汽车的动能收集并且储存起来。
驱动电机在这个时候被系统控制成为发电机，从而将汽车动能转化为电能。
再生制动系统是提高电动汽车续航里程的一个有效方式。
二、技术概述（一）基本原理再生制动是汽车在一些减速制动工况下行驶时，可以通过能量转换装置将部分制动能量转换为其他形式的能量储存起来，这些能量可以在驱动汽车时再次被利用。
在现有储能装置发展不完善的情况下，再生制动可以提高电动汽车的能量利用率，对解决电动汽车的续航里程问题起着至关重要的作用。
电动汽车再生制动系统一般由制动系统控制器、操纵机构、电机制动系统、机械制动系统和能量储存系统组成。
在电动汽车行驶时，当驾驶员向整车控制器发出制动命令时，确定汽车工作在再生制动模式下，此时电机则以发电机的形式工作将产生的电量传递到储能装置，且反向的电枢电流会产生有利于汽车制动的转矩，与机械摩擦相互配合共同降低车速。
高频开关安装在电机电枢的两侧，让电路以高频率的形式接通或断开，产生感应电势E和感应电流I2；当电动汽车处于制动状态时，电机和开关S构成闭合回路，感应电流则为制动电流I1；当开关S断开后，电流变化率迅速增大，感应电动势E也立即增大，当达到E>U时，电流方向变为从电机到蓄电池，电池则进入充电状态，这样就实现了电流回馈，此时的回馈电流大小为I2。
（二）工作方式制动能量的回收越多越好，理论上单纯使用再生制动可以做到让每次制动产生的能量都能被回收，但再生制动力矩受到很多条件限制，为确保制动的稳定性，还需要加上原有的机械摩擦制动系统，一起构成混合制动机构。
电动汽车再生制动系统介绍ppt课件
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续航历程短是制约电动汽车普及发展的关键因素，再生制 动能量回收技术是提高电动车续航里程的有效手段。再生制动 能量回收即汽车在制动时，通过制动装置将动能化为电能储存 在动力电池、超级电容等储能设备，供驱动时使用，以达到延 长电动汽车续驶里程的目的，同时还可起到减少制动器工作强 度、延长机械制动系统寿命的作用。
因为具备上述优点，再生制动能量回收技术已成为纯电动 汽车和燃料电池汽车等新能源汽车节能减排的主要技术之一。
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再生制动的发展
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再生制动能量回收系统最开始应用在火车上，后来一 些学者将其应用在汽车上，早起主要是在传统汽车上使用， 利用液压和飞轮的储能机构，能量回收效率低。后来随着 电动汽车技术的发展，电机能源转化效率高，电池储能效 率高，再生制动系统进入了研究的快车道，并成为电动汽 车上一重要的组成部分。 1、早在20世纪70年代，美国威斯康星大学Norman H.Beachley等学者就开始了汽车再生制动系统的研究，当 时主要是对传统汽车采用飞轮和液压储能方式对制动年能 量回收。 2、1979年，丹麦P.Buchwald和G.Christensen等比较详 细的研究了再生制动能量回收理论，同时在福特汽车上研 制出了液压储能的再生制动系统。 3、日本丰田公司于 1997 年推出了具有再生制动功能的 混合动力轿车 Prius，这款轿车制动的惯性能量能够通过 再生制动系统得到回收，回收的能量约能提供汽车5%~23% 的驱动力，从而能够提高.轿车 10%左右的燃油经济性。 5
位不同时，能承担的制动强度可以更大。
3、再生制动可起辅助制动作用。特别是电动汽车恒速
下长坡时，为保持制动强度的恒定性，延长行车制动系工作
电动汽车再生制动系统的设计
电动汽车再生制动系统的设计本文旨在介绍电动汽车再生制动系统的作用和重要性，以及探讨相关的设计方案和目标。
电动汽车再生制动系统是一种能够将制动能量转化为电能并储存起来的系统。
传统的汽车制动系统会将制动能量转化为热能消散掉，而再生制动系统则可以通过回收制动能量，将其转化为电能并存储在电池中，以供车辆再次加速使用。
这样可以达到能量的回收利用，降低能耗的目的。
实现高效的电动汽车再生制动系统设计是电动汽车发展的关键之一。
通过优化再生制动系统的设计，可以提高能量回收效率，延长电池续航里程，减少对外界电源的依赖。
因此，本文将探讨电动汽车再生制动系统设计的关键要素和策略。
该文档将围绕以下内容展开讨论：再生制动系统的工作原理再生制动系统设计的目标与要求再生制动系统设计的关键要素与策略通过深入研究以上内容，我们希望能够为电动汽车再生制动系统的设计提供有用的指导和建议。
电动汽车再生制动系统是一种利用制动行为产生的能量来回收并存储为电能的系统。
它通过回收制动时产生的动能来充电电池，从而减少能量的浪费。
再生制动系统的工作原理主要分为以下几个步骤：制动应用：当车辆驾驶员施加制动时，车辆的制动系统会产生制动力以减速或停止车辆。
电动汽车的再生制动系统充分利用了制动时产生的动能。
动能回收：在制动应用期间，再生制动系统将动能转化为电能，并将其回收到电池中。
通过电动机的反向操作，再生制动系统将制动能量转换为电能，使其能够被电池储存。
能量储存：电动汽车再生制动系统将产生的电能储存在电池中，以供车辆后续使用。
这样，制动时产生的能量不会被浪费掉，而是被有效地回收和储存起来，提供给车辆在行驶时使用。
电动汽车再生制动系统的关键组件包括：制动执行器：负责将驾驶员的制动操作转化为刹车力的部件。
对于再生制动系统，它还需要具备将该能量转化为电能的能力。
反向电动机：用于将动能转换为电能的装置。
它将制动时产生的动能转换为电能，并将其输送到电池中存储起来。
电动汽车再生制动技术浅析
电动汽车再生制动技术浅析1. 引言1.1 电动汽车再生制动技术的重要性电动汽车再生制动技术是一项重要的技术，它能够将车辆制动时产生的动能转化为电能并存储起来，从而延长电动汽车的续航里程。
在如今全球持续推动减少碳排放的背景下，电动汽车再生制动技术成为了提高电动汽车能效和降低对环境影响的重要途径之一。
电动汽车再生制动技术的应用使得汽车在行驶过程中能够更加高效地利用能量资源，减少了对传统化石能源的依赖。
再生制动技术还有助于延长电动汽车的使用寿命，减少维护成本，提高车辆的整体性能和安全性。
这项技术对于推动电动汽车产业的发展和普及具有重要的意义。
随着电动汽车市场的不断扩大和技术的不断进步，再生制动技术的应用也将更加广泛，成为未来电动汽车的标配之一。
电动汽车再生制动技术的重要性在促进节能减排、提高汽车性能和推动科技创新等方面都将产生积极而深远的影响。
2. 正文2.1 再生制动技术的原理再生制动技术是电动汽车中非常重要的一种技术，能够有效地利用车辆行驶时产生的动能并转化为电能进行储存，从而提高能源利用率和续航里程。
再生制动技术的原理主要基于电动汽车的电动机具有正向和反向运行的特性。
当电动汽车行驶时，电动机会将电能转化为动能驱动车辆前进，同时车辆惯性会使车辆产生动能。
而在制动时，电动机可通过调整工作模式转为发电机模式，将车辆的动能转化为电能并存储到电池中。
这样就实现了动能的再生利用，提高了车辆的能效表现。
再生制动技术根据具体实现方式的不同可以分为回馈制动、电机制动和混合制动等多种类型。
回馈制动是指在车辆减速过程中通过电机转为发电机将动能转化为电能，而电机制动则是通过电机反向运行直接制动车辆。
混合制动则是结合了回馈制动和电机制动的优点，实现了更高效的再生制动效果。
2.2 再生制动技术的分类再生制动技术的分类可以根据其实现方式和具体应用场景进行划分，主要可以分为以下几类：1. 动力再生制动：动力再生制动是指在汽车减速或刹车时，通过将电动机转为发电机工作，将制动能量转换为电能并存储到电池中。
再生制动系统简介
再生制动系统简介1 再生制动的定义再生制动，是指车辆减速或制动时，将其一部分动能转化为其他形式的能量储存起来以备驱动时使用的过程。
制动能量再生系统先将车辆制动或减速时的一部分机械能（动能）经再生系统转换（或转移）成其他形式的能量（旋转动能，液压能，化学能等），并储存于储能器中，同时产生一定的负荷阻力使车辆减速制动；当车辆再次启动或加速时，再生系统又将储存在储能器中的能量转化为车辆行驶时需要的动能（驱动力）。
图1-1 能量再生系统原理简图在纯电动车或混合动力电动汽车上，只有驱动轴上的制动能量可以沿着与之相连接的驱动系统传送至储能装置，另一部分的制动能量将由非驱动轴上车轮通过摩擦制动而以热的形式散失掉。
即使是驱动轴上的制动能量也不能够被完全回收，进行制动能量回收时还受到很多因素的限制，例如电池充电功率的限制，回收功率不能超过电池当前的最大充电功率；电机发电能力的限制，电机制动产生的最大制动转矩不能超过当时转速和功率下电机发电能力，车速较高时电机再生制动扭矩就不能满足大强度制动要求；驱动系布置结构的限制，若电机位置在变速器前，汽车换挡时，从车轮到电机的动力传递被切断，电机不能进行再生制动。
2 国内外研究现状2.1 国外研究现状国外对混合动力汽车再生制动的研究已经开展了几十年，研究领域主要集中在以下几个方面：(1) 再生制动过程中整车制动综合建模与仿真；(2) 制动能量分配和再生制动、摩擦制动与ABS 的综合协调控制；(3) 再生制动过程中储能系统、电机/发电机和CVT 的性能及控制方法。
国外对再生制动领域的研究已具有了一定的基础，20 世纪90 年代全球掀起混合动力汽车研究热潮以后，国外在混合动力汽车再生制动系统的研究上取得了比较快的进展。
特别是各大汽车公司，已经在量产的混合动力汽车上普遍采用该系统，大大提高了整车的能量利用效率，降低了整车油耗，延长了整车续驶里程。
2.2 国内研究现状我国对于混合动力电动汽车的研究起步比较晚，对再生制动这一混合动力汽车所具有的重要节能功能的研究也显得比较薄弱，国内目前对混合动力汽车的再生制动的研究，在以下方面还有待深入研究：(1) 再生制动能量管理和控制策略；(2) 再生制动系统建模和车辆制动动力学建模；(3) 基于整车综合制动动力学仿真的综合优化；(4) 再生制动系统的实验模拟、匹配控制和综合评价。
电动汽车再生制动的基本原理
电动汽车再生制动的基本原理再生制动利用了电动汽车电机的特性。
当汽车在行驶过程中，电动机通过将电能转化为机械能推动车辆前进。
而当我们需要减速或停车时，传统汽车会利用刹车片通过摩擦来将汽车的动能转化为热能消耗掉，而这种摩擦制动方式会造成能量的浪费和刹车片的磨损。
而电动汽车由于电动机的特性，我们可以通过改变电动机的工作方式，将汽车在减速和制动过程中产生的动能转化为电能并存储起来，从而实现再生制动。
再生制动的过程主要包括以下几个步骤：1.刹车信号：当驾驶员踩下刹车踏板时，刹车信号会传递给电动机控制器。
2.刹车力矩控制：电动机控制器收到刹车信号后，会根据驾驶员的需求调整电动机的工作状态，即增加电动机的工作扭矩。
3.逆向工作：电动机在刹车过程中从供电状态切换为逆向工作状态，这时它会变成电动发电机，将汽车运动时的动能转化为电能。
4.电能回收和储存：逆向工作的电动发电机会将转动的机械能转换为电能，然后经过控制器进行整流和能量管理后存储在电池中。
5.刹车能量调节：当电池的能量储存量接近满时，电动机控制器会自动将电能转化为热能通过电阻器散热掉。
在这个过程中，电能的回收和利用通过电动机的逆向工作和控制器的调节来实现。
再生制动不仅可以减少能量的浪费，还可以延长电池的使用寿命，提高车辆的续航里程。
不过需要注意的是，再生制动并非所有情况下都能够发挥作用。
当电动汽车以较低速度行驶时，由于动能较小，再生制动的效果会较弱。
而在高速行驶时，则可以得到较好的再生制动效果，从而实现较高的能量回收效率。
因此，为了实现更好的再生制动效果，驾驶员需要注意选择适当的制动手段和速度控制策略。
总之，电动汽车再生制动是利用电机逆向工作将汽车动能转化为电能并存储在电池中的制动方式。
再生制动可以减小能量浪费，延长电池寿命，提高电动汽车的续航里程。
随着技术的进一步发展，再生制动将会得到更广泛的应用。
最新列车再生制动ppt课件
• 3. 超级电容储能再生制动技术
• 其次随着储能装置技术的不断发展,大 能量密和功率密度的储能装置不断涌现,这就 为解决再生制动问题开辟了一条蹊径。可将 新型储能装置——超级电容器应用在城市轨 道车辆电器制动系统中,以超级电容器为储能 元件,实现能再生制动的方法应用于实际。采 用 IGBT 为开关元件设计了超级电容储能再 生制动的主电路,以 80C196 单片机为核心, 设计储能再生制动系统的控制电路、保护电 路构,对储能再生
•
系统检测直流母线电压，当确定有车辆制动且直流
母线电压超过设置的门槛值时，进入回馈模式。此时装置
将多余的再生制动能量通过各重IGBT变流器以及多重化变
压器回馈到交流中压电网，此时装置内能量的流动方向是
从牵引直流母线流向交流中压电网，且交流中压电网侧的
功率因数接近-1。
•
针对目前城轨供电系统再生制动能量回馈的几个
• 经过调研，在目前国内外的城市轨道
车辆中， 绝大多数都是采用这种再生制动 方式。 这种方式不需要在额外的增加设备 ，因为目前的城市轨道车辆的主变流器大 都采用技术十分成熟的逆变器， 这种变流 器可以在四个象限运行，即正向牵引，正 向制动，逆向牵引，逆向制动。其工况间 转换十分的简单、可靠。所以，这种再生 制动方式在绝大多数城市轨道车辆上得到 广泛的应用。但是这种制动方式也有其致 命的弱点，那就是其利用率很低。
这种方式可以帮助车辆起动。
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• 储能系统的基本工作原理如下：+SlAl—Sl为隔离开关，维护设 备时，可将系统从干线牵引网隔离开来。并可使用+SlA2—Q0断 路器隔离系统。+SlA2—QO断路器发生故障导致短路时，熔断器 +S1Fl将熔断。充电时，与+SlA2—QO断路器并联的预充电路(+S 1 A 1—F l、+S1Al—K1和+S1A1—Rl和)将对间接电容器(Czk) 进行“软”预充，避免充电冲击电流太大损坏设备。间接电容 器为一组直流滤波电容器。牵引网产生瞬变电压时，+S3—L 1 滤波电抗器将保护能量存储系统。此外，该电抗器将牵引网和 变流单元的谐波电流有效地分隔开来。+S3—G l、+S3—G2是变 流单元的2个变流器模块(图2)，每个变流器模块分别包括2条变 流器分路，共4条变流器分路对能量的总量及流向进行调节控制。 +S 3—Fl、+S3—F2、+S3—F3，+S3—F4为带熔断器的手动隔离 开关，+S 4—L1、+S4—L2、+S4—L3、+S4—L4为平波电抗器。 进行设备维修时将系统从牵引网隔离出来以后，使用由+S3—V1 和S9—R1组成的放电支路对能量存储系统进行放电。+S5— E1……+S8—E8为储能双层电容器。双层电容器特点：高动态充 电容量，具有频繁充放电能力，免维护，高效率，可分级控制 储能容量。
再生制动培训讲义教材
飞轮储能装置的接线原理见下图所示：
图2-3 飞轮储能型系统接线示意图
该产品的优点：该技术有效利用了列车制动时再生能量，具有节 能效益；直接接在牵引网与回流轨间或变电所正负母线间，再生 能量直接在直流系统内转换，对交流系统不会造成影响；能够稳 定接触网电压。
该产品的缺点：飞轮毕竟是高速转动机械产品，尽管采用了真空 环境和特殊轴类制造技术，且厂家保证使用寿命可以到达20年， 但目前没有工程应用的先例，难免担心其使用寿命是否能满足要 求，维护维修是否方便。对于运量较大的地铁线路，目前的产品 单体容量较小，不能满足完全吸收列车再生能量的需要；若采用 几套装置并联工作的形式使容量满足要求，将使设备价格将成倍 增加。
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图2-2 电容储能型系统接线示意图
电容储能装置具有储能（储存车辆再生能量）和稳压（稳定牵引网 电压）两种工作模式，两种工作模式可以相互切换。
该装置优点：可减少或取消列车制动电阻的容量，有效利用了列车 制动时再生能量，节能效益好；能够稳定接触网电压；该装置为静态 电容储能装置，维护和元器件更换较为方便。
谢谢！
Байду номын сангаас
❖该装置的缺点：技术上属于电阻耗能型和全逆变型的过渡产品；受 限于低压侧负荷容量，再生电能得不到充分利用；将电能逆变至低压 侧，系统容量小，供电质量易受影响。
2）中压逆变型
中压逆变型再生能量吸收装置，将直流侧的机车制动电能转化为交流 侧电能送回中压交流电网中。利用了35kV系统较大的供电系统负荷容 量为支撑，提高列车再生制动能量的利用率，节能效果好。装置的系 统构成主要包括能馈变压器、双向变流器柜、直流柜等。其主接线如 下图所示。
2.再生制动能量吸收利用装置类型
❖为了将机车制动电能能够充分吸收利用，世界各轨道交通发达 的国家，都在积极探讨制动能量的利用模式，主要包括电阻耗能 型、电容储能型、飞轮储能型、逆变回馈型（包括逆变至中压和 逆变至低压）等方式。 （1）电阻耗能型 ❖电阻耗能型再生电能吸收装置实质就是将车辆上的制动电阻移 至地面，主要采用多相IGBT斩波器和吸收电阻配合的恒压吸收方 式，根据再生制动时直流母线电压的变化状态调节斩波器的导通 比，从而改变吸收功率，将直流电压恒定在某一设定值的范围内， 并将制动能量消耗在吸收电阻上。装置主要由隔离开关柜、制动 控制柜（IGBT斩波器）和制动电阻柜组成，通过直流开关柜挂接 在牵引变电所直流母线上。
汽车制动系统分类及原理及电动汽车再生制动共169页文档
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会分类及原理及电动汽车 再生制动
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
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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