本章要求:1.了解電動(dòng)真空助力制動(dòng)系統(tǒng)控制要求2.了解再生制動(dòng)/液壓制動(dòng)系統(tǒng)3.了解ＰＲＩＵＳ混合動(dòng)力汽車(chē)線控制動(dòng)系統(tǒng)；4.了解電動(dòng)汽車(chē)的行車(chē)制動(dòng)ＥＢＤ、ＡＢＳ助力操作5.了解電動(dòng)汽車(chē)能量回饋控制原理第十四章行車(chē)制動(dòng)和電動(dòng)機(jī)再生制動(dòng)第一節(jié)

電動(dòng)真空助力制動(dòng)系統(tǒng)一、電動(dòng)真空助力制動(dòng)系統(tǒng)控制要求

純電動(dòng)汽車(chē)或燃料電池汽車(chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)總成被拆除后，制動(dòng)系統(tǒng)由于沒(méi)有真空動(dòng)力源而喪失真空助力功能,僅由人力所產(chǎn)生的制動(dòng)力無(wú)法滿(mǎn)足行車(chē)制動(dòng)的需要，因此需要對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)真空助力裝置進(jìn)行改制，而改制的核心問(wèn)題是產(chǎn)生足夠壓力的真空源，為了產(chǎn)生足夠的真空，除了一個(gè)具有足夠排氣量的電動(dòng)真空泵外，為了節(jié)能和可靠，還要為電動(dòng)真空泵電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)合適的工作時(shí)間。(１)接通汽車(chē)１２Ｖ電源?壓力延時(shí)開(kāi)關(guān)閉合，真空泵大約工作３０ｓ后開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，此時(shí)真空罐內(nèi)壓力大約為－８０ｋＰａ。(２)當(dāng)真空罐內(nèi)壓力增加到－５５ｋＰａ時(shí)，壓力延時(shí)開(kāi)關(guān)再次閉合。(３)當(dāng)真空罐內(nèi)壓力增加到大約－３４ｋＰａ時(shí)，壓力報(bào)警器發(fā)出信號(hào)。二、再生制動(dòng)再生制動(dòng)是電動(dòng)汽車(chē)所獨(dú)有的，在減速制動(dòng)(剎車(chē)或者下坡)時(shí)將車(chē)輛的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，轉(zhuǎn)化的電能儲(chǔ)存在儲(chǔ)存裝置中，如各種蓄電池、超級(jí)電容和超高速飛輪，最終增加電動(dòng)汽車(chē)的行駛里程。電動(dòng)汽車(chē)的再生制動(dòng)力矩通常不能像傳統(tǒng)燃油車(chē)中的制動(dòng)系統(tǒng)一樣提供足夠的制動(dòng)減速度，所以，在電動(dòng)汽車(chē)中，再生制動(dòng)和液壓制動(dòng)系統(tǒng)通常共同存在。三、再生制動(dòng)/液壓制動(dòng)系統(tǒng)為了使車(chē)輛能夠穩(wěn)定地制動(dòng)，前后車(chē)輪上的制動(dòng)力必須很好地平衡分配?，此外，為了防止汽車(chē)發(fā)生滑移，加在前后輪上的最大制動(dòng)力應(yīng)該低于允許的最大值(主要由滾動(dòng)阻力系數(shù)決定)。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖第二節(jié)

PRIUS混合動(dòng)力汽車(chē)線控制動(dòng)系統(tǒng)一、PRIUS主組件位置

1、制動(dòng)執(zhí)行器液壓源部分包括泵、泵電動(dòng)機(jī)、蓄能器、減壓閥和蓄能器壓力，液壓源部分產(chǎn)生并存儲(chǔ)制動(dòng)防滑控制ＥＣＵ用于控制制動(dòng)的液壓。

2、制動(dòng)執(zhí)行器液壓控制部分包括２個(gè)總泵切斷電磁閥、４個(gè)增壓電磁閥和４個(gè)減壓電磁閥。２個(gè)雙位型總泵切斷電磁閥由制動(dòng)防滑控制ＥＣＵ控制來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉總泵和輪缸間的通道。４個(gè)線性增壓電磁閥和４個(gè)線性減壓電磁閥，它們由制動(dòng)防滑控制ＥＣＵ控制以增減輪缸中的液壓。

二、PRIUS主組件功能

驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)的主減速器和電動(dòng)機(jī)以機(jī)械方式連接在一起，驅(qū)動(dòng)輪帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)電，這種聯(lián)合控制提供再生制動(dòng)和液壓制動(dòng)的合制動(dòng)力，這樣的控制能夠最大程度地減少正常液壓制動(dòng)的動(dòng)能損失，并把這些動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上增大電動(dòng)機(jī)功率有利增大再生制動(dòng)力。例如日本豐田Ｐｒｉｕｓ混合動(dòng)力汽車(chē)的永磁電動(dòng)/發(fā)電動(dòng)機(jī)(ＭＧ２)的永磁轉(zhuǎn)子在車(chē)輪的帶動(dòng)下掃描定子，當(dāng)然發(fā)的電壓不會(huì)超過(guò)當(dāng)時(shí)外界施加的外電壓，通過(guò)混合動(dòng)力電腦ＨＶＥＣＵ控制換流開(kāi)關(guān)元件的斬波時(shí)間?實(shí)現(xiàn)斬波發(fā)電。三、電動(dòng)機(jī)再生制動(dòng)1.ＥＢＤ系統(tǒng)的工作原理制動(dòng)防滑控制ＥＣＵ根據(jù)４個(gè)車(chē)輪速度傳感器發(fā)出的信號(hào)來(lái)計(jì)算各車(chē)輪的轉(zhuǎn)速和減速度，并檢查車(chē)輛滑移狀況，根據(jù)滑移率情況，制動(dòng)防滑控制ＥＣＵ控制供壓閥和減壓閥，以便用下列三種模式來(lái)調(diào)節(jié)各輪缸的液壓:減壓模式、壓力保持模式和增壓模式。四、電動(dòng)汽車(chē)的行車(chē)制動(dòng)EBD、ABS和助力操作2.ＡＢＳ系統(tǒng)工作原理１)增壓過(guò)程如圖增壓過(guò)程所示，制動(dòng)防滑控制ＥＣＵ根據(jù)總泵壓力傳感器和制動(dòng)踏板行程傳感器的信號(hào)來(lái)計(jì)算目標(biāo)輪缸壓力(和駕駛員所需制動(dòng)力相等)，然后制動(dòng)防滑控制ＥＣＵ將輪缸壓力傳感器信號(hào)和目標(biāo)輪缸壓力對(duì)比，如果目標(biāo)輪缸壓力低，則制動(dòng)防滑控制ＥＣＵ就向制動(dòng)執(zhí)行器加壓。因此，蓄能器中的液壓就被加到輪缸里，此外，當(dāng)液壓制動(dòng)力必須增加以便根據(jù)再生制動(dòng)力的變化進(jìn)行聯(lián)合控制時(shí)，操作和此相同。２)保持過(guò)程如圖所示，制動(dòng)防滑控制ＥＣＵ根據(jù)總泵壓力傳感器和制動(dòng)踏板行程傳感器的信號(hào)來(lái)計(jì)算目標(biāo)輪缸壓力(和駕駛員所需制動(dòng)力相等)，制動(dòng)防滑控制ＥＣＵ將輪缸壓力信號(hào)和目標(biāo)輪缸壓力對(duì)比，如果相等，則制動(dòng)防滑控制ＥＣＵ將控制制動(dòng)執(zhí)行器保持在固定狀態(tài)。因此，輪缸也將保持恒定壓力。３)減壓過(guò)程如圖所示，制動(dòng)防滑控制ＥＣＵ根據(jù)總泵壓力傳感器和制動(dòng)踏板行程傳感器的信號(hào)計(jì)算目標(biāo)輪缸壓力(和駕駛員所需制動(dòng)力相等)，然后制動(dòng)防滑控制ＥＣＵ將輪缸壓力傳感器信號(hào)和目標(biāo)輪缸壓力對(duì)比，如果目標(biāo)輪缸壓力高，則制動(dòng)防滑控制ＥＣＵ就給制動(dòng)執(zhí)行器減壓，因此，輪缸中的壓力就會(huì)下降，此外，當(dāng)液壓制動(dòng)力必須減小以便根據(jù)再生制動(dòng)力的變化進(jìn)行聯(lián)合控制時(shí)，操作和此相同。３.制動(dòng)系統(tǒng)停止或電源出故障時(shí)如果由于某些故障使制動(dòng)系統(tǒng)停止或蓄能器不供壓時(shí)，則制動(dòng)防滑控制ＥＣＵ會(huì)激活安全保護(hù)功能，此功能打開(kāi)制動(dòng)執(zhí)行器中的總泵電磁閥以保證總泵和輪缸間的液壓通道暢通，這樣，總泵產(chǎn)生的液壓僅可使前輪缸實(shí)施制動(dòng)。此時(shí)，行程模擬器切斷電磁閥的孔(Ｋ)以防止行程模擬器的運(yùn)行對(duì)總泵的液壓產(chǎn)生負(fù)面影響。４.制動(dòng)助力操作如圖所示，緊急制動(dòng)情況下，制動(dòng)防滑控制ＥＣＵ根據(jù)壓力傳感器信號(hào)測(cè)定的總泵壓力增加的速度檢測(cè)駕駛員的意圖。如果ＥＣＵ檢測(cè)到需要額外的制動(dòng)助力，則執(zhí)行器中的泵會(huì)產(chǎn)生液壓并作用于輪缸來(lái)增大壓力，在下列情況下，制動(dòng)防滑控制ＥＣＵ也提供制動(dòng)助力，車(chē)輛滿(mǎn)載時(shí)，制動(dòng)防滑控制ＥＣＵ用總泵壓力傳感器和車(chē)速信號(hào)來(lái)檢測(cè)工作條件。1、判定車(chē)輛狀態(tài)的方法

１)判定前輪滑動(dòng)如圖判定前輪滑動(dòng)(左)，車(chē)輛前輪是否滑動(dòng)是通過(guò)目標(biāo)偏移率和實(shí)際偏移率的差判定的。車(chē)輛的實(shí)際偏移率小于駕駛員操作轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)產(chǎn)生的偏移率(目標(biāo)偏移率是通過(guò)車(chē)速和轉(zhuǎn)向角判定的)時(shí)?就意味著車(chē)輛的轉(zhuǎn)向角度大于行駛軌跡，制動(dòng)防滑控制ＥＣＵ就判定前輪有很大的滑動(dòng)趨勢(shì)。２)判定后輪滑動(dòng)如圖判定后輪滑動(dòng)(右)，車(chē)輛后輪是否滑動(dòng)是通過(guò)車(chē)輛偏離角和偏離角速度(單位時(shí)間內(nèi)偏離角的變化)的值判定的，車(chē)輛偏離角大時(shí)，偏離角速度也大，制動(dòng)防滑控制ＥＣＵ就判定車(chē)輛的后輪有很大的滑動(dòng)趨勢(shì)。四、ＶＳＣ＋系統(tǒng)2、ＶＳＣ＋控制方法

制動(dòng)防滑控制ＥＣＵ判定出現(xiàn)前輪或后輪滑動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，它就降低發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率并在前后輪施加制動(dòng)來(lái)控制車(chē)輛的偏移力矩?ＶＳＣ＋的基本工作原理說(shuō)明如下，但是，控制方法根據(jù)車(chē)輛特性和行駛條件的不同而不同。１)阻止前輪滑動(dòng)２)阻止后輪滑動(dòng)３)和ＥＰＳ系統(tǒng)的聯(lián)合控制3、ＶＳＣ＋系統(tǒng)傳感器

根據(jù)車(chē)輪輪速傳感器、偏移率傳感器、減速傳感器和轉(zhuǎn)向傳感器發(fā)出的四種信號(hào)，制動(dòng)防滑控制ＥＣＵ判斷車(chē)輛狀況。１)偏移率傳感器(帶ＶＳＣ＋系統(tǒng))２)轉(zhuǎn)向角傳感器(帶ＶＳＣ＋系統(tǒng))4、ＶＳＣ＋的液壓系統(tǒng)操作ＶＳＣ＋系統(tǒng)控制電磁閥并通過(guò)與正常制動(dòng)時(shí)的不同管路來(lái)發(fā)送蓄能器中存儲(chǔ)的液壓到各車(chē)輪的制動(dòng)輪缸，這樣，系統(tǒng)在下列三種模式下工作:減壓模式、壓力保持模式和增壓模式，這樣，前輪或后輪的滑動(dòng)趨勢(shì)得到了抑制。１)前輪滑動(dòng)抑制(右轉(zhuǎn)向)２)后輪滑動(dòng)抑制(右轉(zhuǎn)向)1、自診斷

如果制動(dòng)防滑控制ＥＣＵ檢測(cè)到ＥＣＢ、再生制動(dòng)、帶ＥＢＤ的ＡＢＳ、制動(dòng)助力和ＶＳＣ＋系統(tǒng)中的故障?則制動(dòng)控制系統(tǒng)、ＡＢＳ、制動(dòng)系統(tǒng)和ＶＳＣ＋系統(tǒng)的和這些故障相關(guān)的功能警告燈會(huì)指示或點(diǎn)亮，來(lái)提示駕駛員，指示燈的情況如下表。五、自診斷和安全保護(hù)2、安全保護(hù)

混合動(dòng)力或ＶＳＣ系統(tǒng)有故障時(shí)，制動(dòng)防滑控制ＥＣＵ會(huì)禁止ＶＳＣ＋工作，ＡＢＳ和/或制動(dòng)助力系統(tǒng)有故障時(shí)，制動(dòng)防滑控制ＥＣＵ會(huì)禁止帶ＥＢＤ的ＡＢＳ、制動(dòng)助力和ＶＳＣ＋系統(tǒng)工作，ＥＢＤ控制系統(tǒng)有故障時(shí)，制動(dòng)防滑控制ＥＣＵ會(huì)禁止ＥＢＤ工作，因此，在沒(méi)有帶ＥＢＤ的ＡＢＳ系統(tǒng)、制動(dòng)助力和ＶＳＣ＋系統(tǒng)的情況下，制動(dòng)和燃油噴射切斷控制會(huì)打開(kāi)。

第三節(jié)

電動(dòng)汽車(chē)能量回饋控制原理一、能量回饋

所謂能量回饋，即電動(dòng)機(jī)工作于再生制動(dòng)模式，在制動(dòng)過(guò)程中，控制驅(qū)動(dòng)器使電流方向與正向運(yùn)行時(shí)相反，便會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩，當(dāng)產(chǎn)生的電壓高于蓄電池時(shí)，可以將電流回饋至蓄電池，達(dá)到能量回饋的目的。能量回饋制動(dòng)系統(tǒng)在汽車(chē)制動(dòng)時(shí)可以將能量回饋到電池，以提高整車(chē)運(yùn)行效率和電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程，同時(shí)能量回饋制動(dòng)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的電氣制動(dòng)，能量回饋制動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)成為電動(dòng)汽車(chē)的核心技術(shù)之一。目前大多數(shù)采用無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制。

二、無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的基本控制方法

無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式包括半橋驅(qū)動(dòng)和全橋驅(qū)動(dòng)，目前以三相星形全橋驅(qū)動(dòng)方式最多，控制方法分為兩兩導(dǎo)通(120度導(dǎo)通)、三三導(dǎo)通(180度)兩種，在具體控制方法中，又分為有、無(wú)位置傳感器兩種情況。１.兩兩通電方式在兩兩導(dǎo)通方式下，每一瞬間有兩個(gè)功率管導(dǎo)通，每隔１/６周期即60度電角度換相一次，每次換相一個(gè)功率管，每只功率管持續(xù)導(dǎo)通120度電角度，每個(gè)繞組正向通電，反向通電各120度，對(duì)應(yīng)每相繞組持續(xù)導(dǎo)通120度，在此期間對(duì)于單相繞組電流方向保持不變，假設(shè)流入繞組的電流產(chǎn)生正的轉(zhuǎn)矩，流出繞組的電流產(chǎn)生負(fù)的轉(zhuǎn)矩，每隔60度換相一次意味著每隔60度合成轉(zhuǎn)矩方向轉(zhuǎn)過(guò)60度，大小保持為3倍的轉(zhuǎn)矩。２.三三通電方式每一瞬間有三只功率管通電，每60度換相一次，每只功率管通電180度，對(duì)于三三通電方式，每一瞬間有三只功率管導(dǎo)通，每隔60度換相一次，每一功率管通電180度電角度，每隔60度換相一次意味著每隔60度合成轉(zhuǎn)矩方向轉(zhuǎn)過(guò)60度，合成轉(zhuǎn)矩大小為1.5倍的轉(zhuǎn)矩。三、采用無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的回饋制動(dòng)方法１.單相回饋制動(dòng)的基本原理基本控制原理為升壓斬波(ＢｏｏｓｔＣｈｏｐｐｅｒ)，通過(guò)對(duì)功率管Ｖ１的ＰＷＭ開(kāi)關(guān)控制，達(dá)到控制輸出電壓的目的，又稱(chēng)作升壓斬波變換器。２.三相能量回饋控制工作基本原理

在回饋控制階段，將上橋臂的功率管關(guān)斷，根據(jù)位置傳感器信號(hào)對(duì)下橋臂的功率管的通斷進(jìn)行有規(guī)律的ＰＷＭ控制，可以起到與Ｂｏｏｓｔ變換器相同的效果，與Ｂｏｏｓｔ變換器的工作過(guò)程類(lèi)似，在一個(gè)ＰＷＭ開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的能量回饋控制過(guò)程也可以分為兩個(gè)階段。１)續(xù)流階段在續(xù)流階段，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的電流流向如圖所示，Ｖ２導(dǎo)通為電流提供續(xù)流通道，在此階段，電能將存儲(chǔ)于三相繞組的電感之上。

續(xù)流階段電流流向示意圖２)回饋階段在Ｖ２關(guān)斷期間，在反電動(dòng)勢(shì)與