电动汽车等比例再生制动介绍(ppt 41页)
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• 再生制动的主要制约条件：
– 再生制动力要受到电机系统第四象限特性制约。 – 再生制动力要受到电池短时大电流充电特性制约。 – 只有驱动轮才能通过再生制动实现制动能量回收。
• 与协调复合再生制动相比，等比例再生制动降低了整车成本。
MA00-ME100制动系统标定的过程
• 方法：滑行制动 • 步骤：
• 为保证车辆的制动稳定性和安全性，再生制动系统在不同的控制策略 下需要对前后轴机械制动力和驱动轴机、电制动力进行合理分配。否 则，当前轴先于后轴抱死时，汽车基本上沿直线行驶，处于稳定状态 ，失去了转向能力。而当后轴比前轴提前一定时间抱死时，汽车就容 易在轻微侧向力作用下发生侧滑，失去方向稳定性。
• 电机在传动系统中的布置形式必须是与车轮一直连接。若电动汽车使 用多档减速器，当变速器处于空挡位置时，从驱动轮到电机的动力传 递路径被切断，此时电动汽车不能实现再生制动。
• 再生制动系统是一套复杂的机、电、液控制系统。 • 电动汽车的再生制动系统在保证制动效能和稳定性的
基础上回收汽车的部分能量，对增加续驶里程和提高 电动汽车的经济性、动力性有重要的作用。
再生制动系统对汽车性能的影响
• 再生制动系统是机械摩擦制动和电机制动的复合作用，增加再生制动 作用后减轻了机械摩擦制动的负荷，延长了制动系使用寿命。
–改装带有转角传感器的制动踏板总成； –添加整车控制器再生制动控制策略； –制动系统从新标定，使电机再生制动力保持在前
轮最大制动力的10%～18%。
• 对于电机吸收能力相对整车动能比较小的情况 下，使用等比例再生制动措施，事半功倍。
海马王子电动汽车的等比例再生制动
• 在MA00海马王子汽油车基础上改造成MA00ME100海马王子电动汽车。
• 两种车型的整车参数见下表1：
表１MA00和MA00-ME100整车参数对比
后轮制动力标定
前轮制动力标定
分三种情况： 1、无轮缸减压阀；2、固定压力减压阀；3、可变压力减压
满载与空载的I曲线与β曲线
等比例再生制动标定的成果
• 将MA00-ME100电动车放在测功机上，根据国标B/T183862005规定的市区工况进行模拟测试。每种控制策略测试2次。
– 整车加速到最高车速 – 抬起加速踏板，但不踩制动踏板 – 控制程序指令电机产生制动力 – 逐渐加大电机制动力 – 到电机最大制动能力或者到电池最大接受能力
等比例再生制动介绍
汽车能量分析及制动节能
冷却损失+机械损失 内 燃 机 产 生 的 有用功 总 能 量
排气损失
制动能量再生
再生损
动能
机械损失 行驶阻力
制动能量再生的意义
• 电动汽车（广义的）与传统汽车相比的最大优势是再 生制动。
• 再生制动技术是指在电动汽车制动时，电动机工作在 发电模式，将车辆的部分动能转化为电能并储存在动 力电池组中。再生制动的过程中，同样会有能量损失 ，主要包括空气阻力损失、滚动阻力损失、制动系统 损失、电动机转换损失、充电损失等。
我个人的看法： 日产的制动能量回收控制策略对控制 统要求复杂，需要精确控制电机制动 和摩擦制动力，技术难度高。从160k 驶里程判断，其实用的性价比不大。
等比例再生制动
等比例再生制动策略的思想是根据制动踏板的位置， 按一定比例分配摩擦制动力和再生制动力的大小。
再生制动力与制动踏板转角正比;当制动踏板转角变大 时，电机制动力线性增加，驱动轴制动力与摩擦制动力 线性叠加。此策略容易实现，成本低。
制动能量再生方法
制动能量再生
把动能变成可以存储的能量形 式（如电能）需要时再利用
需要能量转换器和 能量存储装置
制动能量再生形式
方式
电动式 油压式 机械式
能量
转换 发电机
存储 电池
电容器
油泵 存储罐
很多
飞轮
转换效率 吸收能力
○
△～○
○
ห้องสมุดไป่ตู้
◎
△
◎
○
○
△低～○高
电力再生制动的关键技术
–特殊的电机制动特性 –特殊的电池充电特性 –特殊的制动力分配机构和策略
特殊的制动力分配机构和策略
日产聆风的制动力分配机构
在2010年7月举行的先进技术说明会上，日产汽车公司公开了其开发的电动制动器。其开发的电动制动器的 特点是，采用了由马达直接驱动制动器主缸的倍力装置单元。工作原理是：由传感器来检测制动踏板的踩 度，然后根据传感器的信息，旋转马达，转动滚珠丝杠，从而控制主缸压力。在进行动能回收时，需要减 主缸施加的压力，减少的压力等于驱动马达再生的制动力。为此，通过倍力装置的马达驱动滚珠丝杠，并 少主缸压力的方向转动。据日产汽车介绍，此时为了不使制动踏板的反作用力发生变化，配备了用于维持 用力的弹簧。日产聆风装备有叠层式锂－离子动力电池，输出功率超过 90千瓦，而它的电马达输出功率80 ／280牛米。 这一配置确保了驾驶者像使用传统汽油驱动的汽车的需求，满足了驾驶者的期望，切实可信的 范围－ 160 公里（美国 LA4 模态）。
等比例再生制动特点
• 优点： –对传统制动系统的改动比较小。 –成本低，可靠性好。 –电机控制策略简单易行。
• 缺点： –等比例再生制动会使相当多的汽车动能无法回收。 –当电机无法回收制动能量时，会使制动强度发生 变化。 –电机制动与机械制动的比例不能太高。
等比例再生制动实施
• 需要完成三件事：
• 试验记录如下表，其中序号7测试是由于底盘测功机临时故障 而终止。
等比例再生制动标定的成果分析
MA00-ME100制动系统标定的收获
• 通过再生制动回收制动能量，对电动汽车提高能量利用率及增加续驶里程意义非 重要，是提升电动汽车性能的重要技术手段。
• 为了保证制动安全，电动汽车制动系统通常是由再生制动和传统机械制动组成的 合制动。通过协调再生制动力与机械制动力的分配，在保持汽车制动稳定性的基 上，最大限度地提高制动能量的回收程度，是再生制动研究的重要内容。
特殊的电机制动特性
制动力
制动功率
制动 能量
新的直流无刷电机制动特性
电机特性 1.电机发电能力。 2.电机的机械效率和发电效 基于滑模变结构控制方法设 电流调节器，实现跟随转速 矩控制，保证整车性能平稳
特殊的电池充电特性
蓄电池特性 电动汽车的再生制 电源有高比能量、 和循环寿命长的要 注意： 1、蓄电池的荷电 2、蓄电池充电功 3、蓄电池温度。
– 再生制动力要受到电机系统第四象限特性制约。 – 再生制动力要受到电池短时大电流充电特性制约。 – 只有驱动轮才能通过再生制动实现制动能量回收。
• 与协调复合再生制动相比，等比例再生制动降低了整车成本。
MA00-ME100制动系统标定的过程
• 方法：滑行制动 • 步骤：
• 为保证车辆的制动稳定性和安全性，再生制动系统在不同的控制策略 下需要对前后轴机械制动力和驱动轴机、电制动力进行合理分配。否 则，当前轴先于后轴抱死时，汽车基本上沿直线行驶，处于稳定状态 ，失去了转向能力。而当后轴比前轴提前一定时间抱死时，汽车就容 易在轻微侧向力作用下发生侧滑，失去方向稳定性。
• 电机在传动系统中的布置形式必须是与车轮一直连接。若电动汽车使 用多档减速器，当变速器处于空挡位置时，从驱动轮到电机的动力传 递路径被切断，此时电动汽车不能实现再生制动。
• 再生制动系统是一套复杂的机、电、液控制系统。 • 电动汽车的再生制动系统在保证制动效能和稳定性的
基础上回收汽车的部分能量，对增加续驶里程和提高 电动汽车的经济性、动力性有重要的作用。
再生制动系统对汽车性能的影响
• 再生制动系统是机械摩擦制动和电机制动的复合作用，增加再生制动 作用后减轻了机械摩擦制动的负荷，延长了制动系使用寿命。
–改装带有转角传感器的制动踏板总成； –添加整车控制器再生制动控制策略； –制动系统从新标定，使电机再生制动力保持在前
轮最大制动力的10%～18%。
• 对于电机吸收能力相对整车动能比较小的情况 下，使用等比例再生制动措施，事半功倍。
海马王子电动汽车的等比例再生制动
• 在MA00海马王子汽油车基础上改造成MA00ME100海马王子电动汽车。
• 两种车型的整车参数见下表1：
表１MA00和MA00-ME100整车参数对比
后轮制动力标定
前轮制动力标定
分三种情况： 1、无轮缸减压阀；2、固定压力减压阀；3、可变压力减压
满载与空载的I曲线与β曲线
等比例再生制动标定的成果
• 将MA00-ME100电动车放在测功机上，根据国标B/T183862005规定的市区工况进行模拟测试。每种控制策略测试2次。
– 整车加速到最高车速 – 抬起加速踏板，但不踩制动踏板 – 控制程序指令电机产生制动力 – 逐渐加大电机制动力 – 到电机最大制动能力或者到电池最大接受能力
等比例再生制动介绍
汽车能量分析及制动节能
冷却损失+机械损失 内 燃 机 产 生 的 有用功 总 能 量
排气损失
制动能量再生
再生损
动能
机械损失 行驶阻力
制动能量再生的意义
• 电动汽车（广义的）与传统汽车相比的最大优势是再 生制动。
• 再生制动技术是指在电动汽车制动时，电动机工作在 发电模式，将车辆的部分动能转化为电能并储存在动 力电池组中。再生制动的过程中，同样会有能量损失 ，主要包括空气阻力损失、滚动阻力损失、制动系统 损失、电动机转换损失、充电损失等。
我个人的看法： 日产的制动能量回收控制策略对控制 统要求复杂，需要精确控制电机制动 和摩擦制动力，技术难度高。从160k 驶里程判断，其实用的性价比不大。
等比例再生制动
等比例再生制动策略的思想是根据制动踏板的位置， 按一定比例分配摩擦制动力和再生制动力的大小。
再生制动力与制动踏板转角正比;当制动踏板转角变大 时，电机制动力线性增加，驱动轴制动力与摩擦制动力 线性叠加。此策略容易实现，成本低。
制动能量再生方法
制动能量再生
把动能变成可以存储的能量形 式（如电能）需要时再利用
需要能量转换器和 能量存储装置
制动能量再生形式
方式
电动式 油压式 机械式
能量
转换 发电机
存储 电池
电容器
油泵 存储罐
很多
飞轮
转换效率 吸收能力
○
△～○
○
ห้องสมุดไป่ตู้
◎
△
◎
○
○
△低～○高
电力再生制动的关键技术
–特殊的电机制动特性 –特殊的电池充电特性 –特殊的制动力分配机构和策略
特殊的制动力分配机构和策略
日产聆风的制动力分配机构
在2010年7月举行的先进技术说明会上，日产汽车公司公开了其开发的电动制动器。其开发的电动制动器的 特点是，采用了由马达直接驱动制动器主缸的倍力装置单元。工作原理是：由传感器来检测制动踏板的踩 度，然后根据传感器的信息，旋转马达，转动滚珠丝杠，从而控制主缸压力。在进行动能回收时，需要减 主缸施加的压力，减少的压力等于驱动马达再生的制动力。为此，通过倍力装置的马达驱动滚珠丝杠，并 少主缸压力的方向转动。据日产汽车介绍，此时为了不使制动踏板的反作用力发生变化，配备了用于维持 用力的弹簧。日产聆风装备有叠层式锂－离子动力电池，输出功率超过 90千瓦，而它的电马达输出功率80 ／280牛米。 这一配置确保了驾驶者像使用传统汽油驱动的汽车的需求，满足了驾驶者的期望，切实可信的 范围－ 160 公里（美国 LA4 模态）。
等比例再生制动特点
• 优点： –对传统制动系统的改动比较小。 –成本低，可靠性好。 –电机控制策略简单易行。
• 缺点： –等比例再生制动会使相当多的汽车动能无法回收。 –当电机无法回收制动能量时，会使制动强度发生 变化。 –电机制动与机械制动的比例不能太高。
等比例再生制动实施
• 需要完成三件事：
• 试验记录如下表，其中序号7测试是由于底盘测功机临时故障 而终止。
等比例再生制动标定的成果分析
MA00-ME100制动系统标定的收获
• 通过再生制动回收制动能量，对电动汽车提高能量利用率及增加续驶里程意义非 重要，是提升电动汽车性能的重要技术手段。
• 为了保证制动安全，电动汽车制动系统通常是由再生制动和传统机械制动组成的 合制动。通过协调再生制动力与机械制动力的分配，在保持汽车制动稳定性的基 上，最大限度地提高制动能量的回收程度，是再生制动研究的重要内容。
特殊的电机制动特性
制动力
制动功率
制动 能量
新的直流无刷电机制动特性
电机特性 1.电机发电能力。 2.电机的机械效率和发电效 基于滑模变结构控制方法设 电流调节器，实现跟随转速 矩控制，保证整车性能平稳
特殊的电池充电特性
蓄电池特性 电动汽车的再生制 电源有高比能量、 和循环寿命长的要 注意： 1、蓄电池的荷电 2、蓄电池充电功 3、蓄电池温度。