第8章 电动汽车控制系统设计

• 8.4.3 前后轮的制动功率和能量
• 假定在最初前后轮上的制动力分布遵循I曲线，并忽略不计阻力，则 施加于前后轮上的制动力可表达为
•
Fμ1
=
jm L
Lb
+
hg g
j
(8-9)
•
Fμ2
=
jm L
La
−
hg g
j
(8-10)
• 式中，j为车辆的负加速度(m/s2)；L为车辆的轮距；La和Lb分别为车辆 重心至前后轮中心之间的水平距离；hg为车辆重心至地面的高度，m为 电动汽车质量。
• 8.1.3新能源汽车制动能量收回方法
• 1．飞轮储能 • 飞轮储能是利用高速旋转的飞轮来储存和释放能量， 其基本工作原理是：当车辆制动或减速时，先将车辆在 制动或减速过程中的动能转换为飞轮高速旋转的动能； 当车辆再次起动或加速时，高速旋转的飞轮又将存储的 动能通过传动装置转化为车辆行驶的驱动力。
• 飞轮储能式制动能量再生系统构成如图所示，主要由发动机、高速 储能飞轮、增速齿轮、飞轮离合器和驱动桥组成。发动机用来提供 驱动车辆的主要动力，高速储能飞轮用来回收制动能量以及作为负 荷平衡装置，为发动机提供辅助的功率以满足峰值功率要求。
• 2．液压储能
• 其工作原理是：先将车辆在制动或减速过程中的动能转换成液 压能，并将液压能储藏在液压储能器中；当车辆再次起动或加速时， 储能系统又将储能器中的液压能以机械能的形式反作用于车辆，以 增加车辆的驱动力。
• 8.5.1 电动汽车制动能量回收系统的结构
• 电动汽车制动能量回收系统主要由两部分组成：电机再生制动部分 和传统液压摩擦制动部分。所以，该制动系统可以视为机电复合制动系 统。
• 电动汽车的制动系统为双回路液压制动系统+电动真空助力+电机再 生制动。

03
软开关技术能够提高装置的抗电磁干扰能力，保证装置 在复杂电磁环境下的稳定运行。
04 软开关技术的实际应用案例
基于软开关技术的电源设计
开关电源
软开关技术应用于开关电源中，能够降低开关损耗，提高电源效 率，减小体积和重量。
不间断电源
在UPS（不间断电源）中应用软开关技术，可以改善输出电压的波 形，提高供电质量。
谢谢聆听
伺服系统
伺服系统中应用软开关技术，可以减 小系统体积和重量，提高伺服系统的 动态性能和稳定性。
基于软开关技术的电力电子变压器
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固态变压器
软开关技术在固态变压器中得到广泛应用，能够 实现高效、灵活的电能转换和传输。
分布式电源系统
在分布式电源系统中，软开关技术可以提高电力 电子变压器的转换效率和可靠性，减小系统的体 积和重量。
适用于中大功率的电源转换，具有较高的输 出电压和较低的效率。
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半桥式
适用于中大功率的电源转换，具有较低的输 出电压和较高的效率。
04
03
软开关技术的控制策略
恒频控制
保持开关频率恒定，通过改变占空比来调节输出 电压或电流的大小。
变频控制
改变开关频率，通过调节占空比来保持输出电压 或电流的大小恒定。
分布式电源系统
软开关技术为分布式电源系统提供高效、可靠的并网控制策略，提 高系统的稳定性和可靠性。
基于软开关技术的电机驱动系统
电机控制器
电动汽车驱动系统
软开关技术应用于电机控制器中，能 够减小电机启动电流和转矩脉动，提 高电机的控制精度和动态响应性能。
在电动汽车驱动系统中应用软开关技 术，能够提高驱动系统的效率和可靠 性，延长电动汽车的续航里程。

第三节 BSG(BAS)和ISG混合动力系统
1、BSG混合动力系统，即驱动皮带--发电机--起动机(Belt Starter Generator或Belt Alternator Starter)系统，也叫 BAS Hybrid系统，。
2、ISG(Integrated Starter Generator)是集成的具有起动 机功能的发电机的缩写。
3.按能否外接电源进行充电
按能否外接电源进行充电，分为插电式混合动力(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)和非插电式混合动力。如图所示， 插电式混合动力的特征是可由电能单独驱动，并配备一个大容 量的可外部充电的蓄电池组，显著的特性是可通过外部电源进 行充电，充电后可续航一定的里程。
1.区别于传统发动机的仪表标志
区别于传统内燃机的仪表标志有智能停机(Auto-Stop)标识，
ECO指示灯(瞬时油耗<4L/100km时，电池充电状态(SOC指示表)。
2.Hybrid车型的制动系统。 SGCM对HHV电磁阀进行PWM控制,在车辆从自动停止到发
动机重新起动的过程中，SGCM控制坡路保持阀打开的速率， 以缓慢降低制动压力的泄放，这样可以避免车辆起步前溜车 的危险和车辆起步后制动拖滞的发生 。 3.ECO空调模式
电路断开时SMR2和SMR3分步相继断开，如图所示， 然后 HVECU确认各个继电器是否已经断开，这样HV-ECU可确定通过流 过SMR1的电流可判断SMR2是否卡住。
2.驱动行驶工况控制策略 ３)加速和高速行驶工况 在加速和高速行驶工况，发动机和电动机必须联合协调工作， 才能让汽车获得良好的动力性能。当电池SOC大于下限值SOClow时，电动机和发动机共同工作驱动汽车行驶。 ４)减速制动工况控制策略 在减速制动工况下，根据电池SOC和整车制动转矩需求，电机再 生制动系统和机械制动系统可单独工作或同时工作。 ５)纯电动驱动工况 当油箱燃油量小于一定值，或者为了满足周围环保需要，纯电 动按钮被按下时，整车进入纯电动驱动工况。

• 按FTP75市区循环运行的车辆的车速及其加/减速度。
• 这一实例的参数为L=2.7m，La =0.4L，Lb=0.6L和hg=0.55m。从图 中可以看出：
• 1）前轮消耗约65%的总制动功率和能量，因此，若仅在一个轴 上实施再生制动，则在前轮上的再生制动比后轮上的再生制动将更 为有效。
• 2）在车速小于50km/h的范围内，制动力几乎为一恒值，且当车速 大于40km/h时，其值减小。
• 图所示为利用液压储能原理设计的一种制动能量再生回收系统。系 统由发动机、液压泵、液压储能器、联动变速箱、驱动桥、液控离 合器和液压控制系统组成。
• 3．电化学储能
• 其工作原理是：首先将车辆在制动或减速过程中的动能，通过 发电机转化为电能并以化学能的形式存储在储能器中；当车辆需要 起动或加速时，再将存储器中的化学能通过电动机转化为车辆行驶 的动能。
• dηp = 0
dim
• 得到最大回馈效率再生制动时的电动机电枢电流为
（8-7）
• im =
rm2 TL2+Ke2ΩrmTL−imTL Keim
（8-8）
• 3．恒定力矩制动方式
• 在制动力矩（电枢电流）不变的情况下，回馈到电池的电流将随 电动机反电动势的降低而减小，其初始值（也是最大值）不应超过 电池允许充电电流，否则在制动过程中能最不能得到有效的回收。
• 8.2.2 电动汽车的制动模式
• 1．急刹车 • 急刹车对应于制动减速度大于2m／s2 的过程。
• 2．中轻度刹车 • 中轻度刹车对应于汽车在正常工况下的制动过程，可分为减速过程
与停止过程。 • 3．汽车下长坡时的刹车 • 汽车下长坡一般发生在盘山公路下缓坡时。在制动力要求不大时， 可完全由电刹车提供。其充电特点表现为回馈电流较小但充电时间较长。 限制因素主要为电池的电荷状态和接受能力。