電動汽車等比例再生制動介紹

等比例再生制動介紹趙長春海馬轎車有限公司第一頁，共四十一頁。汽車能量分析及制動節(jié)能內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的總能量

有用功冷卻損失+機(jī)械損失排氣損失

機(jī)械損失行駛阻力動能

制動能量再生再生損失第二頁，共四十一頁。第三頁，共四十一頁。制動能量再生的意義電動汽車（廣義的）與傳統(tǒng)汽車相比的最大優(yōu)勢是再生制動。再生制動技術(shù)是指在電動汽車制動時，電動機(jī)工作在發(fā)電模式，將車輛的部分動能轉(zhuǎn)化為電能并儲存在動力電池組中。再生制動的過程中，同樣會有能量損失，主要包括空氣阻力損失、滾動阻力損失、制動系統(tǒng)損失、電動機(jī)轉(zhuǎn)換損失、充電損失等。再生制動系統(tǒng)是一套復(fù)雜的機(jī)、電、液控制系統(tǒng)。電動汽車的再生制動系統(tǒng)在保證制動效能和穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上回收汽車的部分能量，對增加續(xù)駛里程和提高電動汽車的經(jīng)濟(jì)性、動力性有重要的作用。第四頁，共四十一頁。再生制動系統(tǒng)對汽車性能的影響再生制動系統(tǒng)是機(jī)械摩擦制動和電機(jī)制動的復(fù)合作用，增加再生制動作用后減輕了機(jī)械摩擦制動的負(fù)荷，延長了制動系使用壽命。為保證車輛的制動穩(wěn)定性和安全性，再生制動系統(tǒng)在不同的控制策略下需要對前后軸機(jī)械制動力和驅(qū)動軸機(jī)、電制動力進(jìn)行合理分配。否則，當(dāng)前軸先于后軸抱死時，汽車基本上沿直線行駛，處于穩(wěn)定狀態(tài)，失去了轉(zhuǎn)向能力。而當(dāng)后軸比前軸提前一定時間抱死時，汽車就容易在輕微側(cè)向力作用下發(fā)生側(cè)滑，失去方向穩(wěn)定性。電機(jī)在傳動系統(tǒng)中的布置形式必須是與車輪一直連接。若電動汽車使用多檔減速器，當(dāng)變速器處于空擋位置時，從驅(qū)動輪到電機(jī)的動力傳遞路徑被切斷，此時電動汽車不能實(shí)現(xiàn)再生制動。第五頁，共四十一頁。制動能量再生方法制動能量再生把動能變成可以存儲的能量形式（如電能）需要時再利用需要能量轉(zhuǎn)換器和能量存儲裝置第六頁，共四十一頁。制動能量再生形式方式轉(zhuǎn)換存儲電動式油壓式機(jī)械式電池電容器存儲罐飛輪轉(zhuǎn)換效率吸收能力○

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◎◎△△～○

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能量發(fā)電機(jī)油泵很多△低～○高

○第七頁，共四十一頁。電力再生制動的關(guān)鍵技術(shù)特殊的電機(jī)制動特性特殊的電池充電特性特殊的制動力分配機(jī)構(gòu)和策略第八頁，共四十一頁。特殊的電機(jī)制動特性制動能量制動功率制動力第九頁，共四十一頁。新的直流無刷電機(jī)制動特性電機(jī)特性1.電機(jī)發(fā)電能力。2.電機(jī)的機(jī)械效率和發(fā)電效率?；诨Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制方法設(shè)計(jì)了電流調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)跟隨轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩控制，保證整車性能平穩(wěn)過渡第十頁，共四十一頁。特殊的電池充電特性蓄電池特性電動汽車的再生制動系統(tǒng)對電源有高比能量、高比功率和循環(huán)壽命長的要求。需要注意：1、蓄電池的荷電狀態(tài)((SOC)。2、蓄電池充電功率。3、蓄電池溫度。第十一頁，共四十一頁。特殊的制動力分配機(jī)構(gòu)和策略第十二頁，共四十一頁。日產(chǎn)聆風(fēng)的制動力分配機(jī)構(gòu)

在2010年7月舉行的先進(jìn)技術(shù)說明會上，日產(chǎn)汽車公司公開了其開發(fā)的電動制動器。其開發(fā)的電動制動器的最大特點(diǎn)是，采用了由馬達(dá)直接驅(qū)動制動器主缸的倍力裝置單元。工作原理是：由傳感器來檢測制動踏板的踩踏力度，然后根據(jù)傳感器的信息，旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，轉(zhuǎn)動滾珠絲杠，從而控制主缸壓力。在進(jìn)行動能回收時，需要減少向主缸施加的壓力，減少的壓力等于驅(qū)動馬達(dá)再生的制動力。為此，通過倍力裝置的馬達(dá)驅(qū)動滾珠絲杠，并向減少主缸壓力的方向轉(zhuǎn)動。據(jù)日產(chǎn)汽車介紹，此時為了不使制動踏板的反作用力發(fā)生變化，配備了用于維持反作用力的彈簧。日產(chǎn)聆風(fēng)裝備有疊層式鋰－離子動力電池，輸出功率超過90千瓦，而它的電馬達(dá)輸出功率80千瓦／280牛米。這一配置確保了駕駛者像使用傳統(tǒng)汽油驅(qū)動的汽車的需求，滿足了駕駛者的期望，切實(shí)可信的行駛范圍－160公里（美國LA4模態(tài)）。我個人的看法：日產(chǎn)的制動能量回收控制策略對控制系統(tǒng)要求復(fù)雜，需要精確控制電機(jī)制動力和摩擦制動力，技術(shù)難度高。從160km續(xù)駛里程判斷，其實(shí)用的性價(jià)比不大。第十三頁，共四十一頁。等比例再生制動

等比例再生制動策略的思想是根據(jù)制動踏板的位置，按一定比例分配摩擦制動力和再生制動力的大小。再生制動力與制動踏板轉(zhuǎn)角正比;當(dāng)制動踏板轉(zhuǎn)角變大時，電機(jī)制動力線性增加，驅(qū)動軸制動力與摩擦制動力線性疊加。此策略容易實(shí)現(xiàn)，成本低。第十四頁，共四十一頁。等比例再生制動特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：對傳統(tǒng)制動系統(tǒng)的改動比較小。成本低，可靠性好。電機(jī)控制策略簡單易行。缺點(diǎn)：等比例再生制動會使相當(dāng)多的汽車動能無法回收。當(dāng)電機(jī)無法回收制動能量時，會使制動強(qiáng)度發(fā)生變化。電機(jī)制動與機(jī)械制動的比例不能太高。

第十五頁，共四十一頁。等比例再生制動實(shí)施需要完成三件事：改裝帶有轉(zhuǎn)角傳感器的制動踏板總成；添加整車控制器再生制動控制策略；制動系統(tǒng)從新標(biāo)定，使電機(jī)再生制動力保持在前輪最大制動力的10%～18%。對于電機(jī)吸收能力相對整車動能比較小的情況下，使用等比例再生制動措施，事半功倍。第十六頁，共四十一頁。海馬王子電動汽車的等比例再生制動在MA00海馬王子汽油車基礎(chǔ)上改造成MA00-ME100海馬王子電動汽車。兩種車型的整車參數(shù)見下表1：第十七頁，共四十一頁。表１MA00和MA00-ME100整車參數(shù)對比第十八頁，共四十一頁。后輪制動力標(biāo)定第十九頁，共四十一頁。前輪制動力標(biāo)定分三種情況：1、無輪缸減壓閥；2、固定壓力減壓閥；3、可變壓力減壓閥第二十頁，共四十一頁。滿載與空載的I曲線與β曲線第二十一頁，共四十一頁。等比例再生制動標(biāo)定的成果將MA00-ME100電動車放在測功機(jī)上，根據(jù)國標(biāo)B/T18386-2005規(guī)定的市區(qū)工況進(jìn)行模擬測試。每種控制策略測試2次。試驗(yàn)記錄如下表，其中序號7測試是由于底盤測功機(jī)臨時故障而終止。第二十二頁，共四十一頁。等比例再生制動標(biāo)定的成果分析第二十三頁，共四十一頁。MA00-ME100制動系統(tǒng)標(biāo)定的收獲通過再生制動回收制動能量，對電動汽車提高能量利用率及增加續(xù)駛里程意義非常重要，是提升電動汽車性能的重要技術(shù)手段。為了保證制動安全，電動汽車制動系統(tǒng)通常是由再生制動和傳統(tǒng)機(jī)械制動組成的復(fù)合制動。通過協(xié)調(diào)再生制動力與機(jī)械制動力的分配，在保持汽車制動穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，最大限度地提高制動能量的回收程度，是再生制動研究的重要內(nèi)容。再生制動的主要制約條件：再生制動力要受到電機(jī)系統(tǒng)第四象限特性制約。再生制動力要受到電池短時大電流充電特性制約。只有驅(qū)動輪才能通過再生制動實(shí)現(xiàn)制動能量回收。與協(xié)調(diào)復(fù)合再生制動相比，等比例再生制動降低了整車成本。第二十四頁，共四十一頁。MA00-ME100制動系統(tǒng)標(biāo)定的過程方法：滑行制動步驟：整車加速到最高車速抬起加速踏板，但不踩制動踏板控制程序指令電機(jī)產(chǎn)生制動力逐漸加大電機(jī)制動力到電機(jī)最大制動能力或者到電池最大接受能力為止第二十五頁，共四十一頁。電機(jī)滑行制動扭矩40N.m標(biāo)定第二十六頁，共四十一頁。電機(jī)滑行制動扭矩40N.m標(biāo)定第二十七頁，共四十一頁。電機(jī)滑行制動扭矩60N.m標(biāo)定第二十八頁，共四十一頁。電機(jī)滑行制動扭矩60N.m標(biāo)定第二十九頁，共四十一頁。電機(jī)滑行制動扭矩70N.m標(biāo)定第三十頁，共四十一頁。電機(jī)滑行制動扭矩70N.m標(biāo)定在標(biāo)定試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)直流母線電流已經(jīng)超過電池組快充60安培電流極限值。第三十一頁，共四十一頁。電機(jī)滑行制動扭矩75N.m標(biāo)定數(shù)據(jù)分析：電機(jī)扭矩75N.m，前段作用時間6s，電池保護(hù)6s，后段作用9.5s第三十二頁，共四十一頁。電機(jī)滑行制動扭矩80N.m標(biāo)定數(shù)據(jù)分析：前段電機(jī)扭矩80N.m，作用時間4.9s，中段電池保護(hù)6s，后段電機(jī)扭矩80N.m，作用6.2s左前輪扭矩為246N.m;右前輪扭矩為211N.m;制動最大功率43.2kw第三十三頁，共四十一頁。電機(jī)滑行制動扭矩100N.m標(biāo)定數(shù)據(jù)分析：前段電機(jī)扭矩100N.m，制動功率51.3kw，作用時間0.5s；中段電池保護(hù)7.4s；后段電機(jī)執(zhí)行故障策略，制動扭矩減半，為50N.m，作用11.6s。

第三十四頁，共四十一頁。整車制動標(biāo)定前輪電機(jī)制動與液壓制動協(xié)同動作車速80km/h時，制動踏板完全踏下，角度為17.1度；電機(jī)為前輪疊加60Nm制動力；第三十五頁，共四十一頁。整車制動標(biāo)定結(jié)束車速達(dá)到80km/h時，踩下制動踏板角度為17.1度,前輪制動電機(jī)匹配60Nm制動力，當(dāng)車速小于15km/h時，停止電機(jī)制動。反復(fù)多次，一切正常，固定程序，整車標(biāo)定結(jié)束。標(biāo)定結(jié)束后，在海南試車場底盤測功機(jī)上進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性測試，結(jié)果詳見實(shí)驗(yàn)報(bào)告第三十六頁，共四十一頁。第三十七頁，共四十一頁。未來發(fā)展如果有零部件公司向我們開放ESP程序，未來建立在ABS硬件系統(tǒng)上的等比例再生制動會更好。我們這次參會，主要目的就是想尋求國內(nèi)ABS供應(yīng)商的合作第三十八頁，共四十一頁。致謝感謝大連理工大學(xué)周雅夫教授在制動理論方面的技術(shù)支持。感謝常州裕成電機(jī)有限公司徐志捷總工在改造直流無刷電機(jī)方面的支持。感謝浙江中昌汽車零部件股份有限公司在液壓比例閥方面給予的支持。感謝海南試車場的全體員工在標(biāo)定過程中的大力支持。第三十九頁，共四十一頁。謝謝各位！第四十頁，共四十一頁。內(nèi)容總結(jié)等比例再生制動介紹。冷卻損失+機(jī)械損失。電動汽車（廣義的）與傳統(tǒng)汽車相比的最大優(yōu)勢是再生制動。再生制動系統(tǒng)是一套復(fù)雜的機(jī)、電、液控制系統(tǒng)。電動汽車的再生制動系統(tǒng)對電源有高比能量、高比功率和循環(huán)壽命長的要求。在2010