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详解电动汽车制动能量回收系统
来源:本站收集  作者:佚名  2014-02-09 07:20:49

    3 制动能量回收控制策略
    3.1制动能量回收系统控制方案

    制动过程中,制动能量回收系统的制动控制ECU通过检测传感器信号识别出驾驶人的制动意图及所期望的制动强度,并从整车控制器VMS接收车速、蓄电池荷电状态(SOC)等信息;再生制动控制策略会根据当前的电动机状态、动力电池状态和车辆状态计算出最佳的再生制动力和摩擦制动力,根据分配得到的摩擦制动力调节液压控制单元,将分配得到的再生制动力发送给电动机控制器(MCU),具体的控制逻辑如图6所示。

    3.2制动力分配
    制动力分配是制动能量回收控制策略中最为核心的部分。制动力分配直接关系到汽车制动能量回收和制动效能。
    从制动能量回收的角度,越多的再生制动力参与制动则可回收的制动能量就越多;但前、后制动力分配线偏离理想制动力分配线(I线)也会越多。因此,制动力分配既要保证汽车的制动效能还要尽可能多地回收制动能量会受到很多限制,最主要的是电功率限制、ECE法规的限制和f线限制。
    (1)电功率限制。理论上,汽车完全由再生制动力进行制动,便可实现最大程度地回收制动能量。但是,电动机的发电能力和动力电池的充电能力都是有限的,因此,电动机的发电功率和动力电池的充电功率共同限制了可回收制动功率,也就等同于限制了再生制动力的最大值。
    (2)ECE法规限制。由于再生制动力只能施加在前轴,当再生制动力较大时很容易使前、后制动力分配线超过ECE法规线。因此,为了保证制动时汽车方向的稳定性和足够的制动效能,必须对制动力分配添加ECE法规的约束。
    由以上的分析可以得出制动力分配的过程,如图7所示,具体步骤如下。

    (1)由于不改变驾驶人的制动踏板感觉,因此制动控制ECU可根据传感器信号实时计算出驾驶人当前的制动需求和制动减速度,进一步得到车辆前、后轴的载荷,得出当前状态下f线和ECE法规线的临界值,同时,根据动力电池储能系统的状态、车辆状态并结合电功率限制,计算出当前最大的再生制动力。
    (2)比较制动需求和最大再生制动力,若制动需求小于最大再生制动力,则初步分配完全由再生制动力实施制动,但仍需ECE法规和f线进行检验。
    1)制动需求在图7阴影区域外,则重新分配以满足法规要求,如A点至B点。
    2)制动需求在阴影区域内,则继续实施初步分配的方案。
    (3)制动需求大于最大再生制动力,初步分配再生制动力取最大值,其余的制动需求由前、后摩擦制动力按照一定的比值分担。
    1)若制动力分配点在阴影区域外,则需重新分配,如C点至D点。
    2)若制动力分配点在阴影区域内,则继续实施初步分配方案。

    4 电动汽车制动能量回收需要解决的问题
    从上述可以看到,电动汽车回收的制动能量转化为动力电池储存的电能。该储能方式存在功率密度低,充放电频率小,不能迅速转化所吸收的大量能量的缺点,而车辆在制动或起动时,需要迅速得到或释放大量能量,这使储能蓄电池的应用受到很大限制。
    现在,各国技术人员加紧研制大容量、高性能蓄电池,从而为蓄电池储能提供应用基础。目前超级大电容蓄电池的出现可望对制动能量回收的棘手问题有一定的解决。
    但是,对于电动汽车而言,更重要的是对蓄电池充电,而在电动汽车制动期间所产生的电流很容易达到较高的值,在约几百安的范围内,这比蓄电池所能吸收的充电电流大得多。对于在这类场合所普遍使用的大多数动力电池来说,最大充电电流的强度通常是动力电池能产生之电流强度的1/10左右。结果,在蓄电池充电不足的情况下,电制动期间产生的电能就会使动力电池不适当地充电,这样会损害动力电池并大大减少其预期寿命。此外,当动力电池接近其最大充电量时,电制动期间所产生的电能就会使动力电池过度充电,这会导致动力电池电极上的电压将大致等于充电电路所输送的电压,或者换句话说,导致限制或抑制电流在动力电池中循环,大大降低甚至消失电制动效果。因此,在对动力电池充电的过程中,若能对制动能量加以调节,则有助于改善充电的效果,也能提高动力电池的使用寿命。目前,在内燃机汽车的制动能量回收系统中,都配有二次调节机构,其产生的效果非常显著。但是,是否能将这样的二次调节机构应用于电动汽车的制动能量回收,这需要进一步论证,因为这样做会使其制动能量回收系统的结构更加复杂,并且使得电动汽车的重量增加,从而削弱制动能量回收提高电动汽车的续驶里程的优势。此外,从经济性方面考虑,这样做会增加电动汽车的成本,对电动汽车的市场竞争力无疑会产生影响。

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