認(rèn)識制動能量回收系統(tǒng)
課時
2 課時（90 min）
教學(xué)目標(biāo)
知識目標(biāo)：
（1）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
（2）熟悉制動能量回收控制策略
技能目標(biāo)：
能夠分析制動能量回收的實現(xiàn)過程和控制策略
素質(zhì)目標(biāo)：
（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
教學(xué)重難點
教學(xué)重點：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
教學(xué)難點：熟悉制動能量回收控制策略
教學(xué)方法
任務(wù)引入法、問答法、討論法、實踐操作法
教學(xué)用具
電腦、投影儀、多媒體課件、教材
教學(xué)設(shè)計
第1節(jié)課：課前任務(wù)→ 考勤（2 min）→ 任務(wù)引入（5 min）→ 傳授新知（33 min）→ 課堂討論（5 min）
第2節(jié)課：傳授新知（35 min）→ 課堂討論（5 min）→ 課堂小結(jié)（3 min）→ 作業(yè)布置（2 min）
教學(xué)過程
主要教學(xué)內(nèi)容及步驟
設(shè)計意圖
第一節(jié)課
課前任務(wù)
【教師】布置課前任務(wù)，和學(xué)生負(fù)責(zé)人取得聯(lián)系，組織學(xué)生下載“任務(wù)工單——認(rèn)識制動能量回收系統(tǒng)”，并根據(jù)任務(wù)工單進行組內(nèi)分工，同時提醒同學(xué)通過文旌課堂APP或其他學(xué)習(xí)軟件，收集分析制動能量回收系統(tǒng)的相關(guān)資料，并進行了解
【學(xué)生】提前上網(wǎng)觀看相關(guān)資料，熟悉教材
通過課前的預(yù)熱，讓學(xué)生了解所學(xué)課程的大概內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望
考勤
（2 min）
【教師】使用文旌課堂APP進行簽到
【學(xué)生】按照老師要求簽到
培養(yǎng)學(xué)生的組織紀(jì)律性，掌握學(xué)生的出勤情況
任務(wù)引入
（5 min）
【教師】講述制動能量回收系統(tǒng)的適用情況
【學(xué)生】聆聽、思考、舉手回答
通過講解任務(wù)相關(guān)背景知識，讓學(xué)生帶著相關(guān)背景去探索新知識
傳授新知
（33 min）
【教師】講解制動能量回收的實現(xiàn)過程、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、制動能量回收的實現(xiàn)過程
制動能量回收也稱再生制動，是指在車輛滑行、減速或下坡時，將車輛行駛過程中的動能及勢能轉(zhuǎn)化或部分轉(zhuǎn)化為車載可充電儲能系統(tǒng)的能量存儲起來。制動能量回收對于提高純電動汽車的能量利用率具有重要意義。有關(guān)研究表明，在存在較頻繁的制動與啟動的城市工況運行條件下，有效地回收制動能量，大約可降低純電動汽車15%的能量消耗，可使純電動汽車的續(xù)駛里程增加10% ～30%。
5.2.1 制動能量回收方法
根據(jù)儲能機理不同，制動能量回收方法主要有飛輪儲能式、液壓儲能式和電池儲能式三種。
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，飛輪儲能式制動能量回收原理如圖所示。
當(dāng)車輛減速或制動時，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)化為飛輪高速旋轉(zhuǎn)的機械能；當(dāng)車輛再次啟動或加速時，高速旋轉(zhuǎn)的飛輪又將其存儲的機械能通過傳動裝置轉(zhuǎn)化為車輛行駛的驅(qū)動力。
2．液壓儲能式制動能量回收
液壓儲能式制動能量回收原理如圖所示。
它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)化為液壓能，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，液壓儲能器又將其存儲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。
3．電池儲能式制動能量回收
電池儲能式制動能量回收原理如圖所示。
它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)化為電能并儲存在動力電池中；當(dāng)車輛再次啟動或加速時，再將動力電池中的電能通過電動機轉(zhuǎn)化
為車輛行駛的機械能。動力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)化。該系統(tǒng)通常還包括一個控制單元，用來控制動力電池的充放電狀態(tài)，并保證動力電池的剩余電量在規(guī)定的范圍內(nèi)。
【課堂討論】隨機挑選學(xué)生回答問題
上述三種制動能量回收方法的異同？
【學(xué)生】聆聽、思考、討論問題
【教師】總結(jié)學(xué)生的回答
5.2.2 制動能量回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
【多媒體演示】組織學(xué)生掃碼觀看“制動能量回收系統(tǒng)”視頻，幫助學(xué)生了解制動能量回收系統(tǒng)
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)化成電能并產(chǎn)生電氣制動力矩，在車輛需要時將電能轉(zhuǎn)化成機械能來驅(qū)動車輛。能量轉(zhuǎn)化的工作可由驅(qū)動電機或輪轂電機完成。
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)原理如圖所示。
制動能量回收系統(tǒng)主要由輪轂電機、電機控制器、逆變器、制動控制器、動力電池及電池管理系統(tǒng)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，通過電機控制器控制輪轂電機進行能量回收。
5.2.3 制動能量回收的實現(xiàn)過程
制動能量回收的實現(xiàn)過程如下。
（1）在制動開始時，電池管理系統(tǒng)將動力電池的SOC發(fā)送給制動控制器，當(dāng)SOC＞0.8時，不進行能量回收；當(dāng)0.7≤SOC≤0.8時，制動能量回收受動力電池允許的最大充電電流制約；當(dāng)SOC＜0.7時，制動能量回收不受動力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制動能量回收系統(tǒng)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。
（4）比較需求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)果作為電信號發(fā)送給電機控制器。
（5）輪轂電機工作在發(fā)電機狀態(tài)下，對外輸出交流電，電機控制器通過逆變器限制輪轂電機產(chǎn)生的最高電壓并對電壓進行升壓，以滿足動力電池的充電要求，從而將電能轉(zhuǎn)移到動力電池中。
（6）為了保護動力電池，電池管理系統(tǒng)需要時刻監(jiān)測動力電池的溫度，如果溫度過高則停止制動能量回收。
【學(xué)生】聆聽、思考、理解、記憶
通過講解、圖片展示、課堂互動等教學(xué)方法，讓學(xué)生了解制動能量回收的實現(xiàn)過程、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、制動能量回收的實現(xiàn)過程
課堂討論
（5 min）
【教師】組織學(xué)生以小組為單位討論以下問題：
（1）制動能量回收方法有哪些？
（2）簡述電池儲能式制動能量回收的基本原理？
【學(xué)生】聆聽、思考、小組討論，由小組代表發(fā)表討論結(jié)果
【教師】與學(xué)生一起評價各組的發(fā)言
通過課堂討論，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解
第二節(jié)課
傳授新知
（35 min）
【教師】通過大家的發(fā)言，引入新知，講解影響制動能量回收的因素、常用的制動能量回收控制策略
5.2.4 制動能量回收控制策略
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控制策略時，還要考慮輪轂電機溫升效應(yīng)的影響。
2）動力電池的特性
在動力電池SOC較高時，應(yīng)不進行制動能量回收或者只進行小功率的制動能量回收。當(dāng)動力電池SOC較低時，在不影響安全的情況下，應(yīng)適當(dāng)提高制動能量回收效率。在城市道路工況下通常需要頻繁進行制動能量回收，同時如果充電時間過長或者充電電流過大將影響動力電池的性能，這就要求動力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。
4）操作的便利性與制動的安全性
車輛在制動時，首先需要保證的是滿足駕駛員的制動需求和制動時車輛對穩(wěn)定性的要求。在此前提下，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控制策略時，必須考慮操作的便利性與制動的安全性。
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。
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基礎(chǔ)上，疊加一部分電氣制動力矩，具有成本低、改動少的特點，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。
【課堂討論】隨機挑選學(xué)生回答問題
觀察上圖，說一說制動力矩與制動踏板開度的關(guān)系？
【學(xué)生】聆聽、思考、討論問題
【教師】總結(jié)學(xué)生的回答
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，兩者共同組成總制動力矩。
并聯(lián)式制動能量回收控制策略的優(yōu)點是容易實現(xiàn)，對車輛原有的制動系統(tǒng)改造較少，成本較低；缺點是制動能量回收效率較低，當(dāng)制動能量回收提供的電氣制動力矩發(fā)生變化時，總制動力矩也發(fā)生變化，這就使總制動特性不固定。
此外，還有以下兩點需要說明。
（1）滑行能量回收雖然有利于提升車輛的經(jīng)濟性，但考慮到駕駛舒適性，此時的電氣制動力矩要適當(dāng)小一些，避免由于滑行能量回收導(dǎo)致車速降低太快，而使駕駛員不得不踩踏加速踏板來保持車速。
（2）該控制策略未考慮車速變化帶來的影響。在實際中，當(dāng)車速較高時可適當(dāng)增大電氣制動力矩；當(dāng)車速較低時可適當(dāng)減小電氣制動力矩。
2）串聯(lián)式制動能量回收控制策略
串聯(lián)式制動能量回收控制策略是將機械制動與電氣制動進行耦合，優(yōu)先使用電氣制動，當(dāng)車輛所需的制動力矩較大，制動能量回收所提供的電氣制動力矩?zé)o法滿足制動需求時，才選擇使用機械制動，從而在保持制動效果的前提下完成制動能量回收。
采用串聯(lián)式制動能量回收控制策略，與傳統(tǒng)的單機械制動相比，駕駛員的制動感覺基本不變，且制動能量回收效率明顯提升，但電氣制動、機械制動的力矩均要可調(diào)，這就增加了制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。同時，為了保證車輛的行駛穩(wěn)定性和安全性，制動能量回收系統(tǒng)要與ABS（antilck brake system）協(xié)調(diào)，對控制系統(tǒng)的實時性要求較高。
串聯(lián)式制動能量回收控制策略的優(yōu)點是制動能量回收效率較高；缺點是需要對機械制動系統(tǒng)進行改造，為實現(xiàn)較好的制動感覺，需要較為復(fù)雜的控制手段與控制邏輯。
【學(xué)生】聆聽、思考、理解、記憶
通過講解、圖片展示、課堂互動等教學(xué)方法，讓學(xué)生了解影響制動能量回收的因素、常用的制動能量回收控制策略
課堂討論
（5 min）
【教師】組織學(xué)生以小組為單位討論以下問題：
影響制動能量回收的因素有哪些？
【學(xué)生】聆聽、思考、小組討論，由小組代表發(fā)表討論結(jié)果
【教師】與學(xué)生一起評價各組的發(fā)言
通過課堂討論，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解
課堂小結(jié)
（3 min）
【教師】簡要總結(jié)本節(jié)課的要點
本節(jié)課學(xué)習(xí)了制動能量回收的實現(xiàn)過程、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、制動能量回收的實現(xiàn)過程，影響制動能量回收的因素、常用的制動能量回收控制策略；希望大家課下能多練習(xí)，對制動能量回收的實現(xiàn)過程、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、制動能量回收的實現(xiàn)過程，影響制動能量回收的因素、常用的制動能量回收控制策略有一定認(rèn)識，并能正確、熟練的分析制動能量回收的實現(xiàn)過程和控制策略
【學(xué)生】總結(jié)回顧知識點
總結(jié)知識點，鞏固印象
作業(yè)布置
（2 min）
【教師】布置課后作業(yè)
本課作業(yè)布置二維碼
老師掃描此碼，即可進行線上作業(yè)布置
【學(xué)生】完成課后任務(wù)
復(fù)習(xí)鞏固學(xué)到的知識，并能學(xué)以致用
教學(xué)反思
本節(jié)課效果不錯，學(xué)生在課上能夠積極發(fā)言，并對自己不清楚的問題主動進行提問。但在教學(xué)過程中，我對某位學(xué)生提出的專業(yè)問題沒能進行完滿的解答，這主要是因為對書法的認(rèn)識不夠深入。這使我認(rèn)識到教師平時要注重自身素養(yǎng)的提高，經(jīng)常閱讀各類專業(yè)書籍，這樣才能在教學(xué)活動中游刃有余，解答學(xué)生提出的各種問題。

相關(guān)教案

通用版汽車文化（高教版）新能源汽車教案設(shè)計：

這是一份通用版汽車文化（高教版）新能源汽車教案設(shè)計，共10頁。教案主要包含了多媒體演示，大道至簡，知識鏈接等內(nèi)容，歡迎下載使用。

汽車文化（高教版）新能源汽車教學(xué)設(shè)計：

這是一份汽車文化（高教版）新能源汽車教學(xué)設(shè)計，共8頁。教案主要包含了知識鏈接，多媒體演示，大道至簡，行業(yè)資訊等內(nèi)容，歡迎下載使用。

中職專業(yè)課通用版汽車文化（高教版）新能源汽車教案：

這是一份中職專業(yè)課通用版汽車文化（高教版）新能源汽車教案，共6頁。教案主要包含了多媒體演示，課堂討論，知識鏈接，大道至簡等內(nèi)容，歡迎下載使用。

英語朗讀寶

相關(guān)教案 更多

通用版新能源汽車教案設(shè)計

通用版新能源汽車教案設(shè)計
通用版新能源汽車教學(xué)設(shè)計及反思

通用版新能源汽車教學(xué)設(shè)計及反思
中職專業(yè)課通用版汽車文化（高教版）新能源汽車教案設(shè)計

中職專業(yè)課通用版汽車文化（高教版）新能源汽車教案設(shè)計
專業(yè)課汽車文化（高教版）新能源汽車教學(xué)設(shè)計

專業(yè)課汽車文化（高教版）新能源汽車教學(xué)設(shè)計
資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認(rèn)為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識產(chǎn)權(quán)，請掃碼添加我們的相關(guān)工作人員，我們盡可能的保護您的合法權(quán)益。
入駐教習(xí)網(wǎng)，可獲得資源免費推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎勵，申請 精品資源制作， 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
中職專業(yè)課通用版新能源汽車概論（上海交大）電子課本

項目 5 充電及制動能量回收系統(tǒng)

版本： 通用版

年級： 新能源汽車概論（上海交大）

切換課文
歡迎來到教習(xí)網(wǎng)
  • 900萬優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬教師選擇，專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊
qrcode
二維碼已過期
刷新

微信掃碼，快速注冊

手機號注冊
手機號碼

手機號格式錯誤

手機驗證碼 獲取驗證碼

手機驗證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個字符，數(shù)字、字母或符號

注冊即視為同意教習(xí)網(wǎng)「注冊協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊
手機號注冊
微信注冊

注冊成功

返回
頂部