simulink电动汽车再生制动能量回收系统研究(7)
第五章对全文进行总结并且提出需要进一步研究的方向。
2 电动汽车再生制动的基础知识
再生制动时电动汽车所独有的，在减速制动(刹车或者下坡)时将车辆的部分动能转化为电能，存储在能量存储装置中，最终增加电动汽车的续驶里程。本章旨在介绍电动汽车再生制动的基础知识。首先介绍了电动汽车再生制动系统的结构，然后阐述了再生制动的工作原理与影响因素，最后简要分析了电动汽车的制动模式，为后文仿真制动过程奠定基础。
2.1再生制动系统的结构
电动汽车的制动装置同传统燃油汽车一样，是为汽车减速或停车而设置的，通常由制动器及其操纵装置组成．在电动汽车上，一般还有再生制动装置，它可以利用驱动电机的控制电路实现电机的发电运行，使减速制动时的能量回馈给蓄电池充电，从而得到再生利用。再生—液(气)压混合制动系统是电动汽车所独有的，燃油汽车没有。再生制动与液(气)压制动之间的协调是问题的关键所在，而且，应该考虑如下特殊要求：
(1)为了使驾驶员在制动时有平顺感，液(气)压制动力矩应该可以根据再生制动力矩的变化进行控制，最终使驾驶员获得所希望的总力矩。同时，再生制动的控制不应引起制动踏板的冲击，不会给驾驶员一种不正常的感觉。
(2)为了使车辆能够稳定地制动，前后车轮上的制动力必须很好地平衡分配。此外，为了防止汽车发生滑移，加在前后轮上的最大制动力应该低于允许的最大值。
(3)为了提高电动汽车整车的能量回收率，再生制动和机械制动的比例必须很好的分配。同时，应当考虑电机的发电能力和蓄电池组的充电功率。以再生—液压混合制动系统为例介绍其结构，如图2-1所示。制动回收只在前轮，前轮的制动力矩大小与电机制动系统产生的再生制动力矩和机械制动系统产生的摩擦制动力矩有关．踩下制动踏板后，电动泵使制动液增压产生所需的制动力，制动控制与电动机控制协同工作，确定电动汽车上的再生制动力矩和前后轮上的液压制动力矩．再生制动时，再生制动控制模块回收再生制动能量并回馈到蓄电池中，电动汽车上的ABS及其控制阀的作用与传统燃油车上的相同，其作用是产生最大的制动力。
图2-1 再生-液压混合制动系统的结构
2.2 电动汽车再生制动原理
再生制动又称再生回馈制动，其原理是在制动时将汽车行驶的惯性能量通过传动系统传递给电机，电机以发电方式工作，电机转子轴上的动能将转变为电能，此能量经过逆变器的反向二极管回馈到直流侧，为蓄电池充电，实现能量的再生利用。与此同时，产生的电机制动力矩又可通过传动系统对驱动轮施加制动，产生制动力。
电机内部将发生以下变化过程：电机转子的旋转速度超过给定频率下的同步转速，也即超过电机内部同步旋转磁场的转速。造成转子切割磁力线的方向反向，转子导体上感应电势以及感应电流的方向反向。由于转子电流中的励磁分量不会发生变化(电机不可能使励磁电流反向，因为它需要从变频器侧吸收励磁电流以建立电机内部磁场，文持电机的运转)，所变化的只是转子电流中的转矩分量，而转子电流转矩分量的变化又引起了定子电流转矩分量的变化。其结果是：定子电流的合成量(即我们平时所说的定子电流)和电机的转矩反向，能量由电机侧回馈至变频器直流环节。从坐标上看，即电机的机械特性曲线从第一象限运动到第二象限。
如图2-2所示，曲线ƒ1为电动汽车行驶时电动机正向电动状态时的特性曲线，此时电动机的机械特性位于第一象限，速度为n，拖动负载TL。当电动汽车需要减速(制动)时，控制变频器输出电压、频率下降，电机运行由特性曲线ƒ1转为ƒ2，由于转速不能突变，运行点由A转为B．此时电磁转矩为负，转速n高于同步转速n2，电机处于再生制动状态，转速由n(B点)沿ƒ2降为n20 （C点），此时负载转矩仍大于电磁拖动转矩，转速继续下降至D点运行(对应图2-2中的B点到D点)。若此时不再继续减速，则电动机将按照特性曲线ƒ2运转，最终将由再生发电状态返回到电动状态，在D点稳定运行。而若电动汽车继续减速，则电动机将保持这种再生发电状态，其运行特性也将保持在第二象限，最终将由B点到达停车点E点。当频率给定值降为零时，电动机将按照特性曲线后运行沿E点到O点，电动汽车停车。