《新能源汽車概論》項目5

新能源汽車概論簽到掃碼下載文旌課堂APP掃碼簽到（2022.3.2515:00至2022.3.2515:10）簽到方式教師通過“文旌課堂APP”生成簽到二維碼，并設(shè)置簽到時間，學(xué)生通過“文旌課堂APP”掃描“簽到二維碼”進(jìn)行簽到。。項目五充電及制動能量回收系統(tǒng)

純電動汽車的充電是將電網(wǎng)（電源）輸出的電壓/電流，調(diào)整為校準(zhǔn)的電壓/電流，為動力蓄電池補充電能，也可額外地為車載電氣設(shè)備供電。充電技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用保證了純電動汽車的安全性和使用便利性。

制動能量回收是在車輛滑行、減速或下坡時，將車輛多余的機械能轉(zhuǎn)換為電能并加以利用的技術(shù)，它可以有效地增加車輛的續(xù)駛里程，綜合提高車輛的能量利用率。項目導(dǎo)讀達(dá)成目標(biāo)技能目標(biāo)思政目標(biāo)知識目標(biāo)（1）掌握傳導(dǎo)充電系統(tǒng)的充電模式和連接方式。（2）熟悉傳導(dǎo)充電系統(tǒng)的充電設(shè)備和充電接口。（3）熟悉常用的高壓安全防護(hù)及充電保護(hù)技術(shù)。（4）掌握制動能量回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和制動能量回收的實現(xiàn)過程。（5）熟悉制動能量回收控制策略。

（1）能夠分析充電系統(tǒng)的工作原理和特點。（2）能夠分析制動能量回收的實現(xiàn)過程和控制策略。（1）弘揚追求突破、追求革新的創(chuàng)新精神。（2）強化安全生產(chǎn)意識和集體責(zé)任感。（3）厚植愛國愛黨、服務(wù)人民的社會主義情懷。認(rèn)識充電系統(tǒng)5.1項目5

充電及制動能量回收系統(tǒng)任務(wù)導(dǎo)入

2022年1月，國家發(fā)展改革委、國家能源局等部門聯(lián)合發(fā)布了《國家發(fā)展改革委等部門關(guān)于進(jìn)一步提升電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)保障能力的實施意見》（發(fā)改能源規(guī)〔2022〕53號），提出到“十四五”末，我國電動汽車充電保障能力進(jìn)一步提升，形成適度超前、布局均衡、智能高效的充電基礎(chǔ)設(shè)施體系，能夠滿足超過2000萬輛電動汽車的充電需求。

本任務(wù)要求學(xué)生從交流充電、直流充電等方面認(rèn)識純電動汽車充電系統(tǒng)，并熟悉與之相關(guān)的高壓安全防護(hù)與充電保護(hù)技術(shù)，知識與技能要求如表所示。知識與技能要求

想一想

交流充電是以相對較低的交流電流經(jīng)車載充電機對動力蓄電池充電，有恒電壓充電、恒電流充電、階段充電等多種充電方法。交流充電的充電時間較長，所使用的充電器（樁）安裝成本較低，人們可以充分利用電力低谷時段進(jìn)行充電，降低電網(wǎng)負(fù)擔(dān)和充電成本，減少電能損耗，并延長動力蓄電池的使用壽命。5.1.1交流充電系統(tǒng)

任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)選擇合適的充電方式不僅能夠最大限度地發(fā)揮動力蓄電池的性能，還可以延長動力蓄電池的使用壽命。5.1.1交流充電系統(tǒng)

1.充電方法1)恒電壓充電恒電壓充電是最基本的交流充電方法，其特性曲線如圖所示。首先，設(shè)定一個期望電壓，交流充電系統(tǒng)按照期望電壓開始充電，充電電流會隨著充電的進(jìn)行而不斷減??；當(dāng)充電電流小于一定值時，充電過程結(jié)束。任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)恒電壓充電的特性曲線5.1.1交流充電系統(tǒng)

1.充電方法1)恒電壓充電恒電壓充電的最大特點是控制簡單。此外，由于充電終期只有很小的電流流過，因此動力蓄電池的析氣量小，能耗低。但由于充電初期充電電流較大，容易對動力蓄電池的極板造成沖擊，嚴(yán)重時會損壞動力蓄電池，因此，在充電初始階段，一定要采取保護(hù)措施，限制最大充電電流。恒電壓充電一般用于車輛行駛中途的補給充電。任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)5.1.1交流充電系統(tǒng)

1.充電方法2)恒電流充電恒電流充電是以恒定較大的電流對動力蓄電池充電，其特性曲線如圖所示。為了補償動力蓄電池自放電的影響，在動力蓄電池將要充滿電時，通常會改用恒定的小電流對動力蓄電池充電，即浮充電。任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)恒電流充電的特性曲線5.1.1交流充電系統(tǒng)

1.充電方法2)恒電流充電

任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)

恒電流充電可對動力蓄電池中電壓偏低的電池單體完全充電，消除電池單體之間的電壓不均衡；但這種方法的充電時間很長，且動力蓄電池的析氣量高、能耗高。5.1.1交流充電系統(tǒng)

3)階段充電階段充電比較常用的方法有二階段充電和三階段充電，其特性曲線分別如圖1、圖2所示。

任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)圖1二階段充電的特性曲線圖2三階段充電的特性曲線5.1.1交流充電系統(tǒng)

3)階段充電二階段充電采用恒電流充電和恒電壓充電相結(jié)合的方法，首先以恒電流將動力蓄電池充電至預(yù)定的電壓值，然后改用恒電壓充電的方法完成剩余的充電過程。一般將兩個階段之間的轉(zhuǎn)換電壓作為第二階段所保持的恒電壓。任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)二階段充電的特性曲線5.1.1交流充電系統(tǒng)

3)階段充電

三階段充電在充電開始和結(jié)束階段均采用恒電流充電，中間階段采用恒電壓充電。

任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)三階段充電的特性曲線

三階段充電首先以恒電流對動力蓄電池充電至預(yù)定的電壓值；然后采用恒電壓充電，一般將前兩個階段之間的轉(zhuǎn)換電壓作為第二階段所保持的恒電壓；當(dāng)充電電流衰減到預(yù)定值時，充電過程由第二階段轉(zhuǎn)換到第三階段，采用恒電流充電，一般將后兩個階段之間的轉(zhuǎn)換電流作為第三階段所保持的恒電流。三階段充電可以有效減少動力蓄電池的析氣量。

5.1.1交流充電系統(tǒng)

2.充電模式和連接方式

充電模式是指連接車輛到電網(wǎng)（電源）給動力蓄電池供電的方法，有模式1、模式2、模式3、模式4四種。連接方式是指使用電纜和線束連接器將車輛接入電網(wǎng)（電源）的方法，分為A、B、C三種。

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《電動汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)第1部分通用要求》（GB/T18487.1—2015），傳導(dǎo)充電系統(tǒng)的充電模式、連接方式分別如表1、表2所示。任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)5.1.1交流充電系統(tǒng)

任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)表1傳導(dǎo)式充電系統(tǒng)的充電模式5.1.1交流充電系統(tǒng)

任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)表2

傳導(dǎo)式充電系統(tǒng)的連接方式5.1.1交流充電系統(tǒng)

3.充電設(shè)備

交流充電的充電設(shè)備主要為車載充電機和交流充電樁。任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)車載充電機1)車載充電機

如圖所示，車載充電機是純電動汽車的一種最基本的充電設(shè)備，通常作為標(biāo)準(zhǔn)配置固定在車上。當(dāng)車輛需要充電時，只需將車載充電機通過連接裝置與民用220V交流電源連接即可，用戶可以獨立完成。

5.1.1交流充電系統(tǒng)

2)交流充電樁交流充電樁是純電動汽車常用的一種交流充電設(shè)備，如圖所示。

交流充電樁一般分布在居民區(qū)或工作場所附近，在這些地方，純電動汽車可以停放較長時間。這類充電設(shè)備的設(shè)計規(guī)模一般比較大，以便能夠同時對較多車輛充電。駕駛員只需要將車輛停放在指定位置，連接充電設(shè)備，即可對車輛充電。任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)車載充電機5.1.1交流充電系統(tǒng)

4.充電接口

純電動汽車采用傳導(dǎo)充電系統(tǒng)時，充電接口一般由供電接口、充電連接裝置、車輛接口等組成，如圖所示。任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)傳導(dǎo)充電系統(tǒng)的充電接口5.1.1交流充電系統(tǒng)

4.充電接口

國家標(biāo)準(zhǔn)《電動汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置第2部分：交流充電接口》（GB/T20234.2—2015）規(guī)定了交流充電接口插頭、插座的觸頭布置方式，分別如圖1、圖2所示。

任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)圖1交流充電接口插頭的觸頭布置方式圖2交流充電接口插座的觸頭布置方式5.1.1交流充電系統(tǒng)

4.充電接口

交流充電接口觸頭電氣參數(shù)及功能定義如表所示。

任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)交流充電接口觸頭電氣參數(shù)及功能定義5.1.1交流充電系統(tǒng)

直流充電是以較高的直流電流在短時間內(nèi)直接對動力蓄電池充電的，有脈沖充電、變電流間歇充電、變電壓間歇充電等多種方法。直流充電的充電時間短，但所使用的充電器（樁）安裝成本相對較高，電能損耗較大，對動力蓄電池的使用壽命也有一定的影響。

此外，直流充電對電網(wǎng)要求較高，通常需要電網(wǎng)為其提供強大的瞬時功率，因而對電網(wǎng)的影響較大。5.1.2直流充電系統(tǒng)

任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)1.充電方法1)脈沖充電脈沖充電首先采用脈沖電流對動力蓄電池進(jìn)行充電，然后停止一段時間，如此循環(huán)，其特性曲線如圖所示。脈沖充電遵循動力蓄電池固有的充電接受率，充電脈沖可使動力蓄電池充滿電，間歇期可使動力蓄電池經(jīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣和氫氣有時間重新化合而被吸收掉，有效緩解了動力蓄電池在充電過程中的濃差極化和歐姆極化現(xiàn)象，從而減輕了動力蓄電池的內(nèi)壓，使下一輪充電能夠更加順利地進(jìn)行。任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)脈沖充電的特性曲線5.1.2直流充電系統(tǒng)

1.充電方法1)脈沖充電脈沖充電可以增大動力蓄電池的放電容量，減少動力蓄電池在充電時的發(fā)熱量，提高充電效率，縮短充電時間，但能量轉(zhuǎn)換效率較低，且對動力蓄電池的損害較大。任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)脈沖充電的特性曲線5.1.2直流充電系統(tǒng)

1.充電方法2)變電流間歇充電變電流間歇充電是建立在恒電壓充電、恒電流充電和脈沖充電的基礎(chǔ)上的，是將脈沖充電中恒電流充電階段改為限制充電電壓，從而改變不同脈沖周期的充電電流的間歇充電方法，其特性曲線如圖所示。

在進(jìn)行變電流間歇充電時，充電前期一般采用恒電流間歇充電的方法，可保證較大的充電電流；充電后期一般采用恒電壓充電，直至動力蓄電池充滿電。任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)變電流間歇充電的特性曲線5.1.2直流充電系統(tǒng)

1.充電方法3)變電壓間歇充電與變電流間歇充電不同，變電壓間歇充電在第一階段不是采用恒電流間歇充電，而是采用恒電壓間歇充電，其特性曲線如圖所示。變電壓間歇充電更加符合最佳的充電曲線。在每個恒電壓充電階段，充電電流一般按照指數(shù)規(guī)律下降，符合動力蓄電池充電接受率隨著充電的進(jìn)行逐漸下降的特點。任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)變電壓間歇充電的特性曲線5.1.2直流充電系統(tǒng)

任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)

在動力蓄電池投入使用前，需要按照規(guī)定對其進(jìn)行小電流長時間的初充電。

深度放電或長期浮充電時，單體電池的電壓和容量都可能出現(xiàn)不均衡現(xiàn)象，為了消除不均衡現(xiàn)象，必須適當(dāng)提高充電電壓，以均衡電池模組中各個電池單體的特性，延長動力蓄電池的使用壽命。完成這種功能的充電方法稱為均衡充電。

在多種充電方法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的智能充電，是一種通過跟蹤檢測動力蓄電池端電壓單位時間內(nèi)的變化量，保持充電電流始終處于動力蓄電池最佳充電曲線附近，使動力蓄電池幾乎無氣體析出的充電方法。智能充電可以很大程度地降低充電對動力蓄電池使用壽命的影響。5.1.2直流充電系統(tǒng)

2.充電設(shè)備直流充電的充電設(shè)備為直流充電樁，大型充電站多采用這種充電設(shè)備。任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)

低壓蓄電池不能進(jìn)行直流充電，因為在短時間內(nèi)接受大量電量會導(dǎo)致低壓蓄電池失效。5.1.2直流充電系統(tǒng)

2.充電設(shè)備

直流充電樁通常具有計時、計電度、計金額充電等功能。大型充電站的直流充電設(shè)備除了直流充電樁外，一般還包括充電站監(jiān)護(hù)系統(tǒng)、配電室及相關(guān)安全防護(hù)設(shè)施等。任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)5.1.2直流充電系統(tǒng)

3.充電接口

國家標(biāo)準(zhǔn)《電動汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置第3部分：直流充電接口》（GB/T20234.3—2015）規(guī)定了直流充電接口插頭、插座的觸頭分布方式，分別如圖1、圖2所示。任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)圖1直流充電接口插頭的觸頭分布方式圖2直流充電接口插座的觸頭分布方式5.1.2直流充電系統(tǒng)

直流充電接口觸頭電氣參數(shù)及功能定義如表所示。

任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)直流充電接口觸頭電氣參數(shù)及功能定義5.1.2直流充電系統(tǒng)

動力蓄電池的電壓普遍為幾百伏，且純電動汽車上存在大量高壓（直流60V以上、交流30V以上）設(shè)備，為了保證車輛和人員安全，純電動汽車上采用了大量高壓安全防護(hù)及充電保護(hù)技術(shù)。其中，以被動避開危險為目的的技術(shù)稱為被動安全技術(shù)，以主動防護(hù)實現(xiàn)安全的技術(shù)稱為主動安全技術(shù)。

5.1.3高壓安全防護(hù)及充電保護(hù)技術(shù)

任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)1.被動安全技術(shù)為避免人員直接接觸高壓設(shè)備或高壓電路，高壓部件上的高壓導(dǎo)線和線束均采用橙色作為警示色，并在高壓設(shè)備附近設(shè)置高壓警示標(biāo)志。2.主動安全技術(shù)1)防接觸保護(hù)高壓導(dǎo)線，尤其是殼體穿孔部位的高壓導(dǎo)線，應(yīng)采用至少三層絕緣保護(hù)，防止導(dǎo)體意外裸露，造成人員直接或間接接觸高壓電。同時，充電接口在車輛未充電時應(yīng)不帶電，以防止人員誤碰。5.1.5高壓安全防護(hù)及充電保護(hù)技術(shù)

任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)2)低壓電路與高壓電路之間采用物理隔離

低壓電路一般采用負(fù)極與車身搭鐵，而高壓電路的正極和負(fù)極（或三相交流電路）均與車身金屬之間絕緣，從而實現(xiàn)低壓電路與高壓電路之間的物理隔離。為防止高壓漏電，通常還會設(shè)置絕緣檢測裝置，對高壓正、負(fù)極母線與車身金屬之間的絕緣電阻進(jìn)行檢測。當(dāng)檢測到絕緣電阻過低時，主繼電器動作，以切斷高壓電路，并在組合儀表上顯示故障信息。5.1.5高壓安全防護(hù)及充電保護(hù)技術(shù)

任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)3)低壓電路與高壓電路之間采用電氣隔離

DC/DC變換器負(fù)責(zé)低壓電路與高壓電路之間的電氣連接，它通過變壓器實現(xiàn)兩者間的電氣隔離，防止高壓電竄入低壓電路。同時，如果DC/DC變換器發(fā)生殼體帶高壓電故障，VCU也可通過絕緣檢測裝置檢測到，并及時切斷動力蓄電池的高壓輸出電路。

5.1.5高壓安全防護(hù)及充電保護(hù)技術(shù)

任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)4)高壓互鎖

高壓電路斷開時會有觸電和母線短路的隱患。通常為整個高壓電路設(shè)置一個導(dǎo)通環(huán)，當(dāng)高壓電路斷開時，導(dǎo)通環(huán)傳送的信號就會中斷，VCU會控制主繼電器斷開，切斷動力蓄電池的高壓輸出電路。同時，DC/AC逆變器內(nèi)的電容器通過放電電阻自行放電。

5.1.5高壓安全防護(hù)及充電保護(hù)技術(shù)

任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)5)維修開關(guān)

工作人員在進(jìn)行維護(hù)、維修等操作時，主繼電器會斷開，以確保切斷動力蓄電池的高壓輸出電路。但是如果發(fā)生誤操作（如轉(zhuǎn)動啟動開關(guān)），則會使主繼電器重新接通，此時動力蓄電池輸出的高壓電便會對工作人員造成危害。因此，純電動汽車一般設(shè)置有專門的維修開關(guān)，用于切斷動力蓄電池的高壓輸出電路，以保證維修人員的安全。5.1.5高壓安全防護(hù)及充電保護(hù)技術(shù)

任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)6)碰撞高壓防護(hù)BMS會根據(jù)來自安全氣囊碰撞識別裝置的觸發(fā)信號，斷開主繼電器，并停止制動能量回收模式，同時母線電容器自動放電，以保證在車輛發(fā)生碰撞后，動力蓄電池停止輸出高壓電。7）過充電、過熱保護(hù)純電動汽車應(yīng)設(shè)有過充電、過熱保護(hù)功能。當(dāng)動力蓄電池充滿電，或因充電導(dǎo)致充電系統(tǒng)、動力蓄電池過熱時，純電動汽車應(yīng)能自動切斷充電電路，防止發(fā)生事故。5.1.5高壓安全防護(hù)及充電保護(hù)技術(shù)

任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)交流充電系統(tǒng)課堂總結(jié)直流充電系統(tǒng)任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)高壓安全防護(hù)及充電保護(hù)技術(shù)

課后作業(yè)（1）簡述交流充電的特點。（2）簡述直流充電的特點。（3）純電動汽車常用的高壓安全防護(hù)及充電保護(hù)技術(shù)有哪些？任務(wù)5.1

認(rèn)識充電系統(tǒng)認(rèn)識制動能量回收系統(tǒng)5.2

充電及制動能量回收系統(tǒng)項目5任務(wù)導(dǎo)入

制動能量回收系統(tǒng)用于回收車輛在制動或慣性滑行過程中的部分機械能，并通過發(fā)電機將其轉(zhuǎn)換為電能，再儲存于動力蓄電池中。

制動能量回收是純電動汽車的重要功能之一。在傳統(tǒng)燃油汽車上，當(dāng)車輛減速、制動時，車輛的機械能通過制動系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并釋放進(jìn)大氣中。

而在純電動汽車上，這種被浪費掉的機械能可通過制動能量回收技術(shù)轉(zhuǎn)換為電能并儲存起來，供車輛再次使用。

本任務(wù)要求學(xué)生從制動能量回收方法、制動能量回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、制動能量回收的實現(xiàn)過程和控制策略等方面認(rèn)識制動能量回收系統(tǒng)，知識與技能要求如表所示。知識與技能要求

想一想

根據(jù)儲能機理不同，制動能量回收方法主要有三種。任務(wù)5.2

認(rèn)識制動能量回收系統(tǒng)5.2.1制動能量回收方法

飛輪儲能式液壓儲能式電池儲能式

1.飛輪儲能式制動能量回收飛輪儲能式制動能量回收是利用高速旋轉(zhuǎn)的飛輪來儲存和釋放能量的，其原理如圖所示。當(dāng)車輛減速或制動時，制動能量回收系統(tǒng)先將車輛在減速或制動過程中的機械能通過傳動裝置轉(zhuǎn)換為飛輪高速旋轉(zhuǎn)的機械能；當(dāng)車輛再次啟動或加速時，高速旋轉(zhuǎn)的飛輪又將其儲存的機械能通過傳動裝置轉(zhuǎn)換為車輛行駛的驅(qū)動力。

任務(wù)5.2

認(rèn)識制動能量回收系統(tǒng)5.2.1制動能量回收方法飛輪儲能式制動能量回收原理

2.液壓儲能式制動能量回收液壓儲能式制動能量回收的原理如圖所示。制動能量回收系統(tǒng)先將車輛在減速或制動過程中的機械能通過液壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為液壓能，并將液壓能儲存在液壓儲能器中；當(dāng)車輛再次啟動或加速時，液壓儲能器又將其儲存的液壓能以機械能的形式反作用于車輛，以增加車輛的驅(qū)動力。

任務(wù)5.2

認(rèn)識制動能量回收系統(tǒng)5.2.1制動能量回收方法液壓儲能式制動能量回收原理

3.電池儲能式制動能量回收電池儲能式制動能量回收的原理如圖5-17所示。制動能量回收系統(tǒng)先將車輛在減速或制動過程中的機械能通過發(fā)電機轉(zhuǎn)換為電能并儲存在動力蓄電池中；當(dāng)車輛再次啟動或加速時，再將動力蓄電池中的電能轉(zhuǎn)換為車輛行駛的機械能。動力蓄電池可采用鋰離子電池或超級電容，由發(fā)電機/電動機實現(xiàn)機械能和電能之間的轉(zhuǎn)換。該系統(tǒng)通常還包括一個控制單元，用來控制動力蓄電池的充放電狀態(tài)，并保證動力蓄電池的SOC在規(guī)定的范圍內(nèi)。任務(wù)5.2

認(rèn)識制動能量回收系統(tǒng)5.2.1制動能量回收方法電池儲能式制動能量回收原理

目前，純電動汽車普遍采用電池儲能式制動能量回收，在制動能量回收過程中需要將機械能轉(zhuǎn)換成電能并產(chǎn)生電氣制動力矩，當(dāng)車輛需要時再將電能轉(zhuǎn)換成機械能來驅(qū)動車輛行駛。能量轉(zhuǎn)換的工作可由驅(qū)動電機或輪轂電機完成。任務(wù)5.2

認(rèn)識制動能量回收系統(tǒng)5.2.2制動能量回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

制動能量回收系統(tǒng)以采用四輪輪轂電機驅(qū)動的純電動汽車為例，其制動能量回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖所示。任務(wù)5.2

認(rèn)識制動能量回收系統(tǒng)5.2.2制動能量回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)制動能量回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)該制動能量回收系統(tǒng)主要由輪轂電機、MCU、逆變器、制動控制器、動力蓄電池及BMS等組成。車輛的制動過程是由液壓摩擦制動與輪轂電機再生制動協(xié)調(diào)完成的。當(dāng)車輛進(jìn)行制動時，制動控制器根據(jù)不同的制動工況發(fā)出不同的指令，通過MCU控制輪轂電機進(jìn)行能量回收。

制動能量回收的實現(xiàn)過程如下。（1）在制動開始時，BMS將動力蓄電池的SOC發(fā)送給制動控制器，當(dāng)SOC>80%時，不進(jìn)行制動能量回收；當(dāng)70%≤SOC≤80%時，制動能量回收受動力蓄電池允許的最大充電電流制約；當(dāng)SOC<70%時，制動能量回收不受動力蓄電池允許的最大充電電流制約。（2）制動控制器接收由壓力變送器傳送的制動主缸壓力信號，并計算出車輛所需的輪轂電機制動強度上限。（3）制動控制器根據(jù)輪轂電機的轉(zhuǎn)速，計算輪轂電機實際能夠提供的制動強度。任務(wù)5.2

認(rèn)識制動能量回收系統(tǒng)5.2.3制動能量回收的實現(xiàn)過程

（4）比較車輛需要的輪轂電機制動強度上限和輪轂電機實際能夠提供的制動強度，并將結(jié)果以電信號的形式發(fā)送給MCU。（5）輪轂電機工作在發(fā)電機狀態(tài)下，對外輸出交流電，MCU通過逆變器限制輪轂電機產(chǎn)生的最高電壓并對電壓進(jìn)行升壓，以滿足動力蓄電池的充電要求，從而將電能轉(zhuǎn)移到動力蓄電池中。（6）為了保護(hù)動力蓄電池，BMS需要時刻監(jiān)測動力蓄電池的溫度，如果溫度過高則停止制動能量回收。任務(wù)5.2

認(rèn)識制動能量回收系統(tǒng)5.2.3制動能量回收的實現(xiàn)過程

1.影響制動能量回收的因素以采用四輪輪轂電機驅(qū)動的純電動汽車為例，影響其制動能量回收的因素主要有以下幾個方面。1)輪轂電機的特性輪轂電機既作為制動能量回收時的發(fā)電機，又作為提供驅(qū)動力的電動機，其空載特性、負(fù)載特性、功率特性、轉(zhuǎn)矩特性、轉(zhuǎn)速特性、效率特性等機械特性直接影響制動能量回收的效果。此外，在制訂制動能量回收的控制策略時，還要考慮輪轂電機溫升效應(yīng)的影響。任務(wù)5.2

認(rèn)識制動能量回收系統(tǒng)5.2.4制動能量回收的控制策略

2)動力電池的特性當(dāng)動力蓄電池SOC較高時，制動能量回收系統(tǒng)應(yīng)不進(jìn)行制動能量回收或者只進(jìn)行小功率的制動能量回收。當(dāng)動力蓄電池SOC較低時，在不影響安全的情況下，制動能量回收系統(tǒng)應(yīng)適當(dāng)提高制動能量回收的功率。在城市道路工況下，通常需要頻繁進(jìn)行制動能量回收，同時如果充電時間過長或者充電電流過大，將影響動力蓄電池的性能。這就要求動力蓄電池具有較高的充放電循環(huán)壽命和快速充放電能力。

3)車輛行駛工況車輛在不同工況下行駛時，對制動頻率、制動強度的要求也不同。制動越頻繁、制動強度越低，車輛可以回收的制動能量就越多。任務(wù)5.2

認(rèn)識制動能量回收系統(tǒng)5.2.4

制動能量回收的控制策略

4)操作的便利性與制動的安全性當(dāng)車輛制動時，首先需要保證的是滿足駕駛員的制動需求和車輛對穩(wěn)定性的要求。在此前提下，制動能量回收系統(tǒng)應(yīng)盡可能多地回收制動能量。在車輛滑行階段（駕駛員無制動需求），制動能量回收會使車輛明顯減速，此時為了保證車速，駕駛員需要踩踏加速踏板；而在車輛制動時，制動能量回收會使輪轂電機提供電氣制動力矩，并與機械制動力矩共同作用于制動系統(tǒng)，這會加快車輛的制動，容易使車輛出現(xiàn)車輪抱死。因此，在制訂制動能量回收的控制策略時，必須考慮操作的便利性與制動的安全性。任務(wù)5.2

認(rèn)識制動能量回收系統(tǒng)5.2.4

制動能量回收的控制策略

2.常用的制動能量回收控制策略不同車型之間的制動能量回收控制策略大不相同。下面從制動力矩的控制方面出發(fā)，介紹并聯(lián)式、串聯(lián)式兩種常用的制動能量回收控制策略。任務(wù)5.2

認(rèn)識制動能量回收系統(tǒng)5.2.4

制動能量回收的控制策略

并聯(lián)式制動能量回收系統(tǒng)的制動力矩特性

1)并聯(lián)式制動能量回收控制策略并聯(lián)式制動能量回收控制策略是在車輛原有的機械制動系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，疊加一部分電氣制動力矩來實現(xiàn)的，它具有成本低、改動小的特點，目前應(yīng)用較為廣泛。并聯(lián)式制動能量回收系統(tǒng)的制動力矩特性如圖所示。

2.常用的制動能量回收控制策略當(dāng)制動踏板開度很小時，機械制動力矩存在一段死區(qū)，以作為制動踏板的自由行程，之后將隨制動踏板開度的增大而加速增大，這與傳統(tǒng)燃油汽車的制動方式一致。電氣制動力矩則不存在死區(qū)，并隨制動踏板開度的增大而緩慢增大。在制動踏板開度為零的情況下，存在一定的電氣制動力矩，此時存在能量回收，即滑行能量回收。機械制動力矩與電氣制動力矩同時變化，兩者共