第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)

新能源汽車技術(shù)第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)May,2014新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014Page2第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.1蓄電池的充電原理6.1.1蓄電池的充電方法和充電原理充電方式主要有恒流充電、恒壓充電、階段充電、脈沖快速充電、間歇充電等，而采用正確的充電方式對(duì)延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命具有舉足輕重的作用。下面以鉛酸蓄電池為例討論充電的方法和原理。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014Page3第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.1蓄電池的充電原理1、恒壓充電充電過程中電源電壓保持恒定的充電方法。在恒壓充電開始時(shí)，充電電流很大，根據(jù)Ic=(V–E）/R,隨著蓄電池電動(dòng)勢(shì)E的增加，充電電流Ic逐漸減小，至充電終止時(shí)，Ic降到最小值，如果充電電壓V調(diào)節(jié)適當(dāng)，當(dāng)充足電時(shí)，Ic降為零。一般充電4～5h后蓄電池即可達(dá)到額定容量的90%～95%；如果V選擇得當(dāng)，8h即可完成整個(gè)充電過程，并且在整個(gè)充電期間不需要照管和調(diào)整充電電流。Page4新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.1蓄電池的充電原理圖6.1恒壓充電特性曲線Page52、恒流充電蓄電池充電時(shí)，充電電流保持恒定的充電方法。分為涓流充電、最小電流充電、標(biāo)注充電、高速率（快速）充電四種充電方法。充電過程分為兩個(gè)階段：第一階段采用較大的充電電流，使蓄電池的容量得到迅速恢復(fù)；當(dāng)蓄電池電量基本充足、單個(gè)電池的端電壓升到2.4V、電解液開始產(chǎn)生氣泡時(shí)，轉(zhuǎn)入第二階段，將充電電流減半后保持恒定，直到電解液密度和蓄電池端電壓達(dá)到最大值，且在2～3h內(nèi)不再上升、蓄電池內(nèi)部劇烈冒氣泡為止。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.1蓄電池的充電原理Page6優(yōu)點(diǎn)：有較大的適應(yīng)性，可以任意選擇和調(diào)整充電電流，有利于保持蓄電池的技術(shù)性能和延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。特別適用于小電流長(zhǎng)時(shí)間的活化充電模式及有多個(gè)電池串聯(lián)的電池組充電，并且有利于容量恢復(fù)較慢的蓄電池的充電。缺點(diǎn)：整個(gè)充電過程時(shí)間長(zhǎng)、析出氣體多、對(duì)極板的沖擊大、能耗高、效率低（不超過65%），且整個(gè)充電過程必須有專人看管，需經(jīng)常調(diào)節(jié)充電電流。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.1蓄電池的充電原理Page73、脈沖快速充電在大電流充電過程中，自動(dòng)進(jìn)行短暫停充電并在停充電中自動(dòng)加入放電脈沖的充電方式。脈沖快速充電初期大電流對(duì)蓄電池進(jìn)行恒流充電，達(dá)到60%左右的額定容量；當(dāng)單體蓄電池端電壓達(dá)2.4V、電解液開始冒氣泡時(shí)，控制電路使充電轉(zhuǎn)入脈沖快速充電。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.1蓄電池的充電原理Page8新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.1蓄電池的充電原理圖6.2脈沖快速充電的電流波形Page9優(yōu)點(diǎn)：充電時(shí)間短、空氣污染小、省電節(jié)能以及不需專人看管，同時(shí)由于脈沖快速充電時(shí)化學(xué)反應(yīng)充分，使蓄電池的容量有所增加。故一般在電池集中、充電頻率高或應(yīng)急部門使用快速充電。缺點(diǎn)：析出的氣體出氣率高，對(duì)極板活性物質(zhì)的沖刷力強(qiáng)，使活性物質(zhì)易脫落；輸出能量較低，能量轉(zhuǎn)換效率也較低，對(duì)蓄電池的壽命影響很大。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.1蓄電池的充電原理Page104、蓄電池間歇充電方法在充電過程中增加一段停歇時(shí)間，消除極化作用。間歇充電方法是建立在恒流充電和脈沖充電的基礎(chǔ)上的一種快速充電方法。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.1蓄電池的充電原理Page11分為變電流間歇充電法和變電壓間歇充電法。變電流間歇充電法：將恒流充電段改為限壓變電流間歇充電段。充電前期的各段采用變電流間歇充電的方法，保證加大充電電流，獲得絕大部分充電量。充電后期采用定電壓充電段，獲得過充電量，將電池恢復(fù)至完全充電狀態(tài)。變電壓間歇充電方法，與變電流間歇充電方法的不同之處在于第一階段的不是間歇恒流，而是間歇恒壓。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.1蓄電池的充電原理Page125、智能充電方法集充電、在線監(jiān)測(cè)于一體，對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電和容量檢測(cè)、深度放電后對(duì)電池補(bǔ)充充電及對(duì)電池組日常維護(hù)的一項(xiàng)技術(shù)。工作原理：在整個(gè)充電過程中，動(dòng)態(tài)跟蹤蓄電池可接受的充電電流，應(yīng)用dv/dt技術(shù)，即充電電源根據(jù)蓄電池的狀態(tài)自動(dòng)確定充電工藝參數(shù)，使充電電流自始至終保持在蓄電池可以接受的充電電流曲線附近，保持蓄電池幾乎在無氣體析出的狀態(tài)下充電，從而保護(hù)蓄電池。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.1蓄電池的充電原理Page13優(yōu)點(diǎn)：能較好地解決普通蓄電池或蓄電池組在正常充電模式下過充或充電不足的問題，也可以解決在快速充電模式下發(fā)熱、能量回收等問題。缺點(diǎn)：該技術(shù)的應(yīng)用需要考慮多重因素，如多充電電壓、多充電電流、多充電時(shí)間的選擇，溫度檢測(cè)、電壓和電流檢測(cè)功能的完善等。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.1蓄電池的充電原理Page146、電池的充電過程理想充電器的實(shí)際充電過程應(yīng)分為預(yù)充電、快速充電、補(bǔ)足充電和涓流充電四個(gè)階段。預(yù)充電：小電流充電，使其滿足一定的充電條件。快速充電：大電流充電，充電速率一般在1C以上。補(bǔ)足充電：為了電池充入100%的電量，速率為0.2C左右。涓流充電：當(dāng)電池溫度上升到55℃時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)入涓流充電。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.1蓄電池的充電原理Page157、常用充電方法的比較總結(jié)新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.1蓄電池的充電原理充電方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)常規(guī)充電方法恒流充電可以任意選擇和調(diào)整充電電流，適應(yīng)性較慢，特別適合蓄電池容量恢復(fù)的小電流長(zhǎng)時(shí)間充電初始充電電流過小，充電后期電流有過大、充電時(shí)間長(zhǎng)、析出氣體多、能耗較高、效率較低恒壓充電充電過程較接近于最佳充電曲線，電解水很少，避免了蓄電池過充，控制裝置簡(jiǎn)單充電初期電流過大，對(duì)蓄電池壽命造成很大影響，并且容易使蓄電池極板彎曲，造成電池報(bào)廢階段充電析出氣量小，較以上兩種常規(guī)充電方法快不容易控制，前后兩端都包含恒流和恒壓充電的缺點(diǎn)新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014Page16脈沖式充電方法充電過程不產(chǎn)生大量的析氣，并且不發(fā)熱，從而可以較大縮短充電時(shí)間快速充電的能量轉(zhuǎn)換效率低，易造成極板活性物質(zhì)脫落間歇式充電方法充電過程析氣量少、能量效率高、速度快控制硬件復(fù)雜，難以精確控制智能充電方法使用各種狀態(tài)、類型的蓄電池，充電安全、可靠、節(jié)能、省時(shí)實(shí)現(xiàn)比較困難第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.1蓄電池的充電原理表6.1各類充電方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較Page176.2.1制動(dòng)能量回收方法新能源汽車的能量再生制動(dòng)，簡(jiǎn)稱再生制動(dòng)，是指在車輛減速或制動(dòng)時(shí)，使驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作于發(fā)電機(jī)工況，將車輛的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能并回饋至電源的過程。電機(jī)制動(dòng)的方法可分為機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)兩大類。電氣制動(dòng)又可分為反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)和回饋發(fā)電制動(dòng)三種形式?；仞佒苿?dòng)系統(tǒng)工作時(shí)應(yīng)根據(jù)汽車運(yùn)行狀況改變，如在車輛制動(dòng)、下坡滑行、高速運(yùn)行和減速運(yùn)行時(shí)等不同場(chǎng)合應(yīng)采用不同的對(duì)策。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)Page18根據(jù)儲(chǔ)能方式，車輛制動(dòng)能量再生方法可分為：空氣儲(chǔ)能、液壓儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能和化學(xué)儲(chǔ)能等。1、飛輪儲(chǔ)能利用高速旋轉(zhuǎn)的飛輪來儲(chǔ)存和釋放能量。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)圖6.3飛輪式儲(chǔ)能制動(dòng)能量轉(zhuǎn)換過程示意圖Page19飛輪儲(chǔ)能式制動(dòng)能量再生系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、高速儲(chǔ)能飛輪、增速齒輪、飛輪離合器和驅(qū)動(dòng)橋組成。發(fā)動(dòng)機(jī)用來提供驅(qū)動(dòng)車輛的主要?jiǎng)恿Α８咚賰?chǔ)能飛輪用來回收制動(dòng)能量以及作為負(fù)荷平衡裝置，為發(fā)動(dòng)機(jī)提供輔助的功率以滿足峰值功率要求。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)Page20新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)圖6.4飛輪儲(chǔ)能式制動(dòng)能量再生系統(tǒng)示意圖Page212、液壓儲(chǔ)能工作原理新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)圖6.5液壓儲(chǔ)能式制動(dòng)能量再生系統(tǒng)原理圖Page22液壓儲(chǔ)能式制動(dòng)能量再生回收系統(tǒng)由發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓泵/電機(jī)、液壓儲(chǔ)能器、聯(lián)動(dòng)變速箱、驅(qū)動(dòng)橋、液控離合器和液壓控制系統(tǒng)組成。啟動(dòng)、加速或爬坡時(shí)，液控離合器接合，液壓儲(chǔ)能器與聯(lián)動(dòng)變速箱連接，液壓儲(chǔ)能器中的液壓能通過液壓泵/電機(jī)轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)車輛的動(dòng)能，用來輔助發(fā)動(dòng)機(jī)滿足驅(qū)動(dòng)車輛所需要的峰值功率。減速時(shí)，電控元器件發(fā)出信號(hào)，使系統(tǒng)處于儲(chǔ)能狀態(tài)，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能儲(chǔ)存在液壓儲(chǔ)能器中，致使車輛行駛阻力增大，車速降低直至停車。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)Page23新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)圖6.6液壓儲(chǔ)能式制動(dòng)能量再生回收系統(tǒng)示意圖Page243、電化學(xué)儲(chǔ)能工作原理新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014圖6.7電化學(xué)儲(chǔ)能式制動(dòng)能量再生回收系統(tǒng)原理圖第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)Page25電化學(xué)儲(chǔ)能式制動(dòng)能量再生系統(tǒng)當(dāng)車輛以恒定速度或加速度行駛時(shí)，電磁離合器脫開。當(dāng)車輛制動(dòng)時(shí)，行車制動(dòng)系統(tǒng)開始工作，車輛減速制動(dòng)，電磁離合器接合，從而接通驅(qū)動(dòng)軸和變速器的輸出軸。制動(dòng)時(shí)的機(jī)械能由電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能，存入蓄電池。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)Page26新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)圖6.8電化學(xué)儲(chǔ)能式制動(dòng)能量再生系統(tǒng)示意圖Page276.2.2電動(dòng)汽車制動(dòng)能量的回收根據(jù)制動(dòng)車速與制動(dòng)時(shí)間的不同，電動(dòng)汽車制動(dòng)模式可分為以下三種。（1）急制動(dòng)：對(duì)應(yīng)于制動(dòng)加速度大于2的過程。（2）中輕度制動(dòng)：對(duì)應(yīng)于汽車在正常工況下的制動(dòng)過程，其中又可分為減速過程與停止過程。電制動(dòng)負(fù)責(zé)減速過程，停止過程由機(jī)械制動(dòng)完成。（3）下長(zhǎng)坡時(shí)的制動(dòng)：汽車下長(zhǎng)坡（緩坡）時(shí)，制動(dòng)力一般不大，可完全由電制動(dòng)提供。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)Page28電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收，要滿足以下幾個(gè)方面的要求：（1）滿足制動(dòng)的安全要求，符合駕駛時(shí)的制動(dòng)習(xí)慣。（2）考慮驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)電工作特性和輸出能力。（3）確保電池組在充電過程中的安全，防止過充。由以上分析可發(fā)現(xiàn)電動(dòng)汽車制動(dòng)能量的回收約束條件為：①電池可接收的最大充電電流；②電池可接收的最大充電時(shí)間；③能量回收停止時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速，以及與此相對(duì)應(yīng)的充電電流值。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)Page296.2.3永磁電機(jī)再生制動(dòng)原理電動(dòng)汽車所用的永磁電機(jī)一般為永磁直流電機(jī)和永磁交流電機(jī)。永磁直流電機(jī)和永磁交流電機(jī)本質(zhì)統(tǒng)一，永磁交流電機(jī)常等效成相應(yīng)的直流電機(jī)進(jìn)行分析。由于PWM頻率遠(yuǎn)大于電機(jī)換相頻率，永磁交流電機(jī)的每一相可近似看做一臺(tái)直流電機(jī)。因此，通常以半橋電路驅(qū)動(dòng)、四象限工作的永磁直流電機(jī)為模型，來簡(jiǎn)化分析，對(duì)永磁電機(jī)進(jìn)行理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)Page30新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)圖6.9永磁直流電機(jī)再生制動(dòng)電路原理圖Page31IGBT緩沖吸收電路的設(shè)計(jì)考慮以下幾個(gè)方面。過電壓產(chǎn)生的原因緩沖吸收電路的工作原理緩沖吸收電路的設(shè)計(jì)要點(diǎn)新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)Page321、過電壓產(chǎn)生的原因大功率IGBT使用的驅(qū)動(dòng)電路板上一般提供IGBT的驅(qū)動(dòng)電路、過電流保護(hù)。軟降柵壓和軟關(guān)斷驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，這些保護(hù)措施是一種逐個(gè)脈沖保護(hù)。當(dāng)IGBT由通態(tài)迅速關(guān)斷時(shí)，會(huì)有很大的-di/dt產(chǎn)生，引起較大的尖峰電壓-Ldi/dt，對(duì)IGBT造成損害。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)Page33新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)圖6.10IGBT關(guān)斷時(shí)的電路波形圖Page342、緩沖吸收電路的工作原理抑制過電壓的有效方法是采用緩沖吸收電路（SnubberCircuit）。IGBT的關(guān)斷緩沖吸收回路分為充放電型和放電阻止型兩類。對(duì)于頻率為20kHz左右的IGBT開關(guān),采用放電阻止型吸收電路更為合適。放電阻止型高效緩沖吸收電路有兩種類型：C型放電阻止型和RCD型放電阻止型吸收回路。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)Page35新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014圖6.11IGBT放電阻止型緩沖吸收回路原理圖第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)Page363、緩沖吸收電路的設(shè)計(jì)要點(diǎn)首先要合理布置電動(dòng)汽車蓄電池，盡量減小主電路的布線電感。其次，吸收電容采用無感電容，為了減小吸收電容的寄生電感，它的引線應(yīng)盡量短，吸收二極管應(yīng)選用快開通和快恢復(fù)二極管。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)Page37為保證每次關(guān)斷前吸收電容的過電壓放完，Rs應(yīng)滿足：

式中，f為開關(guān)器件的工作頻率。同時(shí)，為防止Cs的放電引起振蕩，Rs還應(yīng)滿足：

新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)Page38最大回饋功率制動(dòng)方式最大回饋功率制動(dòng)方式以在制動(dòng)中盡可能多地回收能量為目的，其控制對(duì)象為電機(jī)繞組電流Im,而不考慮電池允許充電電流的限制，一般用于電力機(jī)車上。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)Page396.2.4電動(dòng)汽車再生制動(dòng)控制策略1、最大回饋功率制動(dòng)方式目的：在制動(dòng)中盡可能多地回收能量控制對(duì)象：電機(jī)繞組電流Im，而不考慮電池允許充電電流的限制，一般用于電力機(jī)車上。當(dāng)制動(dòng)電流時(shí)（rm為電樞電阻，Vm為電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)），電機(jī)系統(tǒng)處于最大回饋功率再生制動(dòng)狀態(tài)，并將最大功率制動(dòng)方式應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)車上。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)Page40新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)圖6.12最大回饋制動(dòng)方式下的電樞電流Page412、最大回饋效率制動(dòng)方式最大回饋效率制動(dòng)方式定義回饋效率為

式中，為負(fù)荷力矩。以為自變量，對(duì)以上公式求導(dǎo)，并令其等于零。即

得到最大回饋效率再生制動(dòng)時(shí)的電機(jī)電樞電流為：

新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)Page423、恒定力矩制動(dòng)方式對(duì)于永磁直流電機(jī)，恒定力矩制動(dòng)等效于恒定電樞電流制動(dòng)，在這種控制方式中，控制對(duì)象為電機(jī)的電樞電流，使制動(dòng)踏板的位移與電樞電流（即制動(dòng)力矩）成正比。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)Page43新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014圖6.13電動(dòng)汽車恒定力矩制動(dòng)方式第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)Page444、恒定充電電流制動(dòng)方式為避免過大的回饋電流對(duì)蓄電池造成損壞，提出了恒定充電電流制動(dòng)方式，即以蓄電池充電電流為被控對(duì)象，兼顧能量回收與系統(tǒng)保護(hù)，是一種更實(shí)用的控制策略。在車輛控制過程中，控制系統(tǒng)維持蓄電池充電電流不變，而隨著車速的降低，電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)也在不斷地降低，根據(jù)電機(jī)回饋功率和蓄電池充電功率相等的關(guān)系，電樞電流也在不斷的上升。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)Page45新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014圖6.14恒定回饋電流制動(dòng)方式第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)Page465、恒定充電功率制動(dòng)方式基于上述分析，提出了一種適合超級(jí)電容—蓄電池復(fù)合電源系統(tǒng)的再生制動(dòng)控制策略即恒定充電功率制動(dòng)方式——對(duì)再生制動(dòng)過程中儲(chǔ)能部件的充電功率進(jìn)行控制。在超級(jí)電容電壓低的時(shí)候采用大電流充電，當(dāng)電容電壓上升時(shí)，充電電流指令值下降，兼顧能量回收與系統(tǒng)器件保護(hù)。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)Page47新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014圖6.15恒定充電電流和恒定充電功率制動(dòng)方式對(duì)比第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.2新能源汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)Page48電動(dòng)汽車充電裝置泛指將公共電網(wǎng)或發(fā)電裝置的電能轉(zhuǎn)變?yōu)檐囕d動(dòng)力電池組中的化學(xué)能的各種形式的變流裝置的總稱。例如：充電機(jī)、充電樁、充電站、車載充電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的能量回收裝置，燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)中雙向DC/DC變換器的充電部分等。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.3新能源汽車的充電裝置6.3.1充電裝置的分類

按電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，可以分為工頻相控類和高頻開關(guān)電源類。

按用途進(jìn)行劃分，可分為車載充電裝置和地面充電裝置兩大類。Page49新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.3新能源汽車的充電裝置Page50新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.3新能源汽車的充電裝置圖6.16電動(dòng)汽車充電裝置的分類Page511、車載充電裝置指安裝在電動(dòng)汽車上的，可采用地面交流電網(wǎng)電源對(duì)車載電池組進(jìn)行充電的裝置。特點(diǎn)是：①體積和重量受到嚴(yán)格限制。②受到充電電源（一般是非動(dòng)力電源）的限制。③為了保證充電安全，充電機(jī)必須與電池檢測(cè)系統(tǒng)建立良好的信息交換通道，并具有適應(yīng)特定電動(dòng)車用電池特點(diǎn)的充電控制策略。④操作簡(jiǎn)單。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.3新能源汽車的充電裝置Page522、地面充電裝置主要包括專用充電機(jī)、專用充電站和公共場(chǎng)所通用充電機(jī)及充電站等。在地面充電設(shè)施中一般都配備應(yīng)急充電裝置，其目的是為了電動(dòng)汽車在行駛過程中由于種種原因使電池組電量不足，需要短時(shí)間內(nèi)補(bǔ)充一定量的電量而設(shè)置的。其特點(diǎn)是充電裝置輸出功率大，可大電流充電，在短時(shí)間內(nèi)（一般不超過30min）補(bǔ)充電池組40%～60%的容量。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.3新能源汽車的充電裝置Page53公共場(chǎng)所通用充電機(jī)與專用充電裝置的主要區(qū)別：能適應(yīng)多種類型的電池系統(tǒng)。能適應(yīng)多種電壓等級(jí)的電池系統(tǒng)。有與各種電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)信息交換的接口和多種充電控制算法。具有自動(dòng)實(shí)現(xiàn)充電裝置個(gè)性化設(shè)置的功能。具有方便的電量計(jì)量收費(fèi)裝置和智能化安全保障措施。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.3新能源汽車的充電裝置Page54新能源汽車的充電裝置充電模式的選擇充電站的構(gòu)成充電站按照功能可以劃分為4個(gè)子模塊：配電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、電池調(diào)度系統(tǒng)、充電站監(jiān)控系統(tǒng)。一個(gè)完整的充（換）電站需要配電室、中央監(jiān)控室、充電區(qū)、更換電池區(qū)和電池維護(hù)間5個(gè)部分。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014Page556.3.2充電模式的選擇1、充電站的構(gòu)成配電室：為充電站提供所需的電源，不僅給充電機(jī)提供電能，而且還要滿足照明、控制設(shè)備的用電需求，內(nèi)部建有變配電所有設(shè)備、配電監(jiān)控系統(tǒng)、相關(guān)的控制和補(bǔ)償設(shè)備。中央監(jiān)控室：監(jiān)控整個(gè)充電站的運(yùn)行情況，并完成管理情況的報(bào)表打印等。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.3新能源汽車的充電裝置Page56充電區(qū)：完成電池充電功能。更換電池區(qū)：車輛更換電池的場(chǎng)所，需要配備電池更換設(shè)備，同時(shí)應(yīng)建設(shè)用于存放備用電池的存儲(chǔ)間。電池維護(hù)間：進(jìn)行電池重新配組、電池組均衡、實(shí)際容量測(cè)試、故障的應(yīng)急處理等工作。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.3新能源汽車的充電裝置Page572、充電的模式充電站給電動(dòng)汽車充電一般分為普通充電、快速充電和電池組快速更換三種方式。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.3新能源汽車的充電裝置Page58（1）普通充電所謂的常規(guī)充電或慢速充電。這種充電模式為交流充電方式，由外部電網(wǎng)提供220V（或380V）交流電源給電動(dòng)汽車車載充電機(jī)，由車載充電機(jī)給動(dòng)力蓄電池充電，充滿電一般需要5～8h。優(yōu)點(diǎn)：充電樁成本低、安裝方便；可利用電網(wǎng)晚間的低谷電進(jìn)行充電，降低充電成本；充電時(shí)段充電電流較小、電壓相對(duì)穩(wěn)定，保證動(dòng)力電池組安全和延長(zhǎng)使用壽命。缺點(diǎn)：充電時(shí)間過長(zhǎng)，難以滿足車輛緊急運(yùn)行的需求。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.3新能源汽車的充電裝置Page59（2）快速充電這種充電模式為直流充電，地面充電機(jī)直接輸出直流電能給車載動(dòng)力蓄電池充電，電動(dòng)汽車只需提供充電及相關(guān)通信接口。在20～30min的時(shí)間里，只為電池充電50%～80%。。優(yōu)點(diǎn)：充電時(shí)間短，充電站場(chǎng)地更換快，節(jié)省停車場(chǎng)面積。缺點(diǎn)：充電效率較低，充電機(jī)制造、安裝和工作成本較高；充電電流大，對(duì)充電的技術(shù)和方法要求高，對(duì)電池的壽命有負(fù)面影響；易造成電池異常，存在安全隱患，且大電流充電會(huì)對(duì)公用電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，會(huì)影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量和安全。新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，May,2014第6章新能源汽車的充放電系統(tǒng)6.3新能源汽車的充電裝置Page60（3）電池組快速更換通過直接更換電動(dòng)汽車的電池組來達(dá)到充電的目的。優(yōu)點(diǎn)：解決了充電時(shí)間長(zhǎng)、續(xù)航里程短的難題；提高了車輛的使用效率，方便用戶的使用；更換下來的蓄電池可以在低谷時(shí)段進(jìn)行充電，降低了充電成本，提高了車輛運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性；便于電池的維護(hù)、管理，提高了電池的使用壽命；有利于廢舊電池的集中回收和再利用。缺點(diǎn)