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剖析沃尔沃 V40汽车制动能量回收系统
来源:汽车电器  作者:佚名  2015-01-07 07:50:40

    现代汽车由于要满足低碳环保、低能耗、使用清洁能源的需要,人们尽可能地节约、利用好现有的能源,降低消耗,所以开发了油电混动汽车和纯电动汽车等。为了降低能耗,利用了滑行制动时的能量转换,把车辆的动能转换成电能充分回收加以利用。可是普通汽车也能将滑行制动时车辆动能转换成电能加以回收利用,在此以2013年瑞典VOLVO汽车V40车来解析它的工作原理。
    大家知道,发电机发电是要消耗发动机的输出功率的,它是发动机的一个负荷,是把发动机的动能转换成电能的工具,制动能量回收系统能够以更有效的方式利用动能。当驾驶员踩制动或者松开油门踏板后,车辆倒拖发动机制动,发电机在发动机驱动下,能够将车辆的动能转换为电能,并储存在车辆的蓄电池中,在此种情况下,给蓄电池充更多电。当驾驶员再次踩下油门踏板时,发电机给蓄电池充电低于正常值,或者根本不充电,由于发电机充电较少,驱动发电机需要的功率小,这减少了发动机上的负荷,从而减低发动机动力需求和燃油消耗,此时车辆使用在蓄电池中储存的能量。如此工作可以降低油耗约1%~3%。

    1.制动能量回收系统工作模式
    在普通车辆上给蓄电池充电,充电系统始终努力给蓄电池充电到100%的充电状态,蓄电池完全充满电时,就无法再吸收能量。在发动机制动期间,若要使蓄电池吸收更多能量,蓄电池就得剩余一定的容量。因此,制动能量再生系统努力使蓄电池保持在大约85%的充电状态,这使得蓄电池可以重复吞吐电能。
    所以车辆有时经过长途的运行后,用蓄电池检测仪测试蓄电池或用诊断仪读数据时,发现充电只充到85%的状态,这是完全正常的,不是车辆电路故障。
    蓄电池要接收制动能量回收充电,它的温度必须介于5~55℃之间。在较低或者较高的温度时,不允许制动能量再生系统工作,此时系统将应用常规充电模式工作。制动能量回收系统的工作模式如图1所示。

    2 系统构成及功能
    制动能量回收系统的充电管理系统构成如图2所示。其充电系统电路如图3所示。



    蓄电池监测传感器BMS(图4)内部由以下组件构成:感温元件、计算电流的分流电阻和中央处理器及LIN通信设备,通过LIN线同车身控制模块CEM进行通信。它自身联接在蓄电池负极,有电源线同蓄电池的正极相连,这样就能对蓄电池进行连续测量和计算。通过LIN线同车身控制模块交换以下信息。

    1)蓄电池电压。
    2)进出蓄电池的电流和电量。
    3)负极端子的温度。该数值用于计算蓄电池内部的温度,其目的是调节正确的充电电压和计算正确的蓄电池容量。
    4)在发动机启动期间蓄电池工作的电压和电流(启动机正在运转时)。该数值用于计算蓄电池内部的电阻。蓄电池内部的电阻用于确定蓄电池的容量以及能提供的最大电流。
    5)车辆的待机电流消耗。
    6)车辆处于休眠模式时,蓄电池的待机电流、电压。该数值用于计算蓄电池的充电状态。
    7)车身控制模块对它进行断电或换蓄电池后,重新设定、电池状态检测和故障诊断。
    车身控制模块根据蓄电池监测传感器BMS的信息,计算如何调节蓄电池充电,并通过CAN线把信息传输给发动机ECM。诊断仪通过车身控制模块,可以读取蓄电池监测传感器BMS许多数值,也可以对它进行诊断。
    发动机ECM根据负荷状况,对发电机控制模块ACM进行控制,以便给蓄电池在经济的操作条件下进行最优充电。诊断仪通过发动机ECM,可以读取发电机控制模块ACM许多数值,也可以对它进行诊断。
    发电机控制模块ACM由发动机ECM通过LIN线进行数据交换和控制,它是专用微处理器,发动机ECM对它进行诊断一、数据读取和充电状态的控制,当LIN线控制出现故障时,以一恒定的13.8V电压进行充电。而传统发电机调节器则是由混合集成电路组成,以14.5V左右为目标恒定调节。蓄电池的主要作用是吸收或释放电能。

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关键词:沃尔沃V40

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