制动能量回收控制器（精选7篇）
制动能量回收控制器 篇1
在目前现实生活中,汽车已逐渐成为人们消费范围内必不可少的交通工具。随着汽车保有量的不断增加,其带来的负面影响也日趋严重。例如:消耗大量的燃油资源、排放大量废气及产生噪声等环境污染。
为解决能源紧缺及环境污染问题,世界各国汽车厂商都将新能源汽车作为解决的热点。其中包括:燃料电池汽车、纯电动汽车、氢能汽车以及太阳能汽车等。目前,我国在新能源汽车研究中以纯电动汽车的发展最为迅猛。但制约纯电动汽车发展的瓶颈是电池技术、高功率电机技术和驱动技术。故纯电动汽车还要基于上述技术水平的进一步提高才能获得更大发展。
另一个解决途径的研究热点是制动能量回收利用技术。车辆处于制动或减速状态时,原本具有的动能通过制动器转换为热能消散掉。有研究表明,如果把这部分动能充分回收利用,最大可节约50% 左右的能源,这将大大改善燃油的经济性,并延长制动器零部件的使用寿命。因此,研究高效的制动能量回收技术,在节约能源及保护环境方面都具有重大理论研究意义和现实实用价值。
1 常见的制动能量回收技术及其优缺点
制动能量回收技术就是把车辆在制动过程中的一部分动能转换成其他形式且容易储存的能量储存起来。现在国内外常见的车辆制动能量回收技术主要有:液压储能系统、飞轮储能系统及电储能系统。
1.1 液压储能系统
液压储能系统的工作原理:把汽车在处于制动或减速状态下的部分动能转换成液压能的形式,并将这部分液压能储存在液压蓄能器中;当车辆再次进入起动或加速状态时,液压储能系统又将储存在蓄能器中的液压能转换成机械能驱动车辆行驶。从能量转换的角度看,车辆制动的过程就是液压储能系统将车辆部分动能转换成液压能并储存起来的过程;车辆起动或加速的过程就是液压储能系统将储存的液压能转换成机械能,从而辅助驱动车辆行驶的过程, 如图1所示。优点:液压储能系统具有零件少,成本较低,可靠性高等。同时还具有体积小、安装布置方便的特点,适用于各种类型的大小汽车。缺点:由于这部分能量必须通过液压泵和泵 / 马达来进行转化,其中部分能量必须储存到液压蓄能器或由液压蓄能器释放,这必然伴随摩擦和热的损失。同时还有液压储能系统的密封性能要求高,成本昂贵等缺点。
1.2 飞轮储能系统
飞轮储能系统是利用处于高速旋转状态的飞轮来储存及释放能量,其基本工作原理是:通过车辆在制动或减速过程中的部分动能带动飞轮高速旋转并保持这个状态(即转换为飞轮的动能);当车辆再次起动或加速时,处于高速旋转状态下的飞轮又将通过传动装置驱动车辆行驶(即释放飞轮储存的动能),从而增加车辆的行驶动能。如图2所示。优点:从制造角度看,飞轮储能系统的结构相对简单易行,造价较低。缺点:其重量和体积较大,车辆在运行过程中将消耗更多的燃料,且由于空气阻力及轴承间摩擦引起的能量损耗,也会导致飞轮储能系统的能量损耗。同时该系统还存在安全性差、能量保存时效低等缺点。
1.3 电储能系统
电储能系统的工作原理是:把车辆处于制动或减速状态下的部分动能,通过发电装置转化为电能储存在储能器中;当车辆需要再次起动或加速时,再将储能器中的电能通过电动机转化为机械能, 从而驱动车辆行驶。系统中的储能器可单独选用蓄电池或超级电容器,但由于两者的局限性,通常采用两者混合使用的方法来弥补各自的缺点。该系统中由发电机 / 电动机执行机械能与电能间的转化。此外,系统还包括一个电子控制单元(ECU),用来控制储能器的充放电状态,保证蓄电池的SOC值在规定范围内,从而对蓄电池起到保护作用。如图3所示。优点:结构简单、操作方便、可靠性好、制动能量回收利用效率高等。缺点:性能好及低成本的超级电容或蓄电池是个技术难题,目前还有待开发研制。
2 常用的能量控制策略及其优缺点
在国内外有关制动能量回收控制策略研究工作中,大多都是选用发动机前置前驱的车辆,故制动能量回收控制策略的核心问题是前、后轴的制动力及电机提供的再生制动力三部分间的关系。由此得到的基于电机再生制动的能量回收控制策略主要有以下3种:前后轴制动力理想分配时的控制策略、前后轴制动力比例分配时的控制策略和最优能量回收控制策略。
前后轴制动力理想分配时的控制策略:当驾驶员制动力需求较小时,仅由电机提供再生制动力。随着制动需求逐渐增大,前后轴的机械制动力将被控制在理想制动力分配曲线上。其中,前轴制动力包括再生制动力和机械制动力。当控制系统接收到由制动踏板传来的驾驶员的制动力需求时,将通过计算分析电机的转矩特性以及电储能器中蓄电池的SOC值来判断决定制动力是单独由电机提供,还是由机械制动系统以及再生制动系统共同提供。
前后轴制动力比例分配时的控制策略:当驾驶员制动力需求较小时,仅由电机提供再生制动力;当需要的制动力增大时,电机提供的再生制动力所占总制动力的比例逐渐减小,开始启用机械制动力;当需求的总制动力高于一定值时,意味着这是一个紧急制动,电机不再提供再生制动力,而由机械制动器提供所有的制动力;当所需的制动力在两者间时,再生制动与机械制动共同作用。
最优能量回收控制策略:当需求的总制动力低于电机能提供的最大再生制动力时,仅调用再生制动系统;当需求的总制动力高于电机能提供的最大再生制动力时,则总制动力减去最大再生制动力等于机械制动器应该提供的制动力,并合理分配给前、后轮机械制动器。前、后轮机械制动力的分配尽量与其理想制动力分配曲线重合。
根据相关论文对3种控制策略的仿真结果,对3种制动策略进行比较,结果如表1所示。
3 结 语
无论是内燃机式车辆,还是电动、混合动力以及燃料电池电动车辆,车辆制动能量回收再利用技术的机理以及方法的研究都是提高车辆能量综合利用效率,减少车辆废气排放以及延长制动零部件使用寿命的重要课题。通过阅读大量文献以及分析文献中提出的观点,可以得出以下结论。第一,对比目前常见的3种能量回收技术的优缺点,可以得出:液压储能系统使用范围相对较广,可适用于各种类型的大小车辆,其技术关键是比例储能器和复合可逆液压元件 ( 泵一马达 ) 及高密封性能元件;飞轮储能系统的使用范围相对较小,目前的飞轮制造技术更适用于起动、制动频繁的大型车辆, 其技术难点是高速飞轮的研制。从理论角度来看,电储能系统的应用范围是最广的,基本可适用于各种车辆,目前在电动汽车和混合动力电动汽车上应用最为广泛,其技术瓶颈是缺乏性能好、成本低的蓄电池或超级电容器。第二,对比目前常见的3种回收策略,其各有优缺点。其中,前后轴制动力比例分配时的控制策略不但能确保一定的制动能量回收效率,制动稳定性相对较理想,而且结构也相对简单,是目前技术条件下比较好的选择之一。第三,目前的能量回收装置及控制策略多应用在中小型车辆上,在重型车辆上的实际应用几乎没有,大部分高校及研究所都还处于理论仿真阶段。第四,制动能量回收问题是一个复杂的物理行为。有许多因素都会对其回收效率产生一定影响,其中包括充电策略、电池属性、电控单元内部结构以及传感器灵敏度等。如果想要充分回收利用制动能量, 提高控制精度,还必须从这几个方面进行深入研究。
摘要：制动能量回收利用技术是当今解决车辆造成的能源短缺和环境污染等问题的重要方法之一。本文基于国内外常见的能量回收技术的发展现状,综合评述能量回收系统的优缺点,并对比这些优缺点归纳各个系统的应用范围,最后总结国内外常用的控制策略,从结构复杂程度、制动稳定性及制动能量回收效率3个方面进行对比分析,指出当前我国在这一领域研究的困难和不足,展望制动能量回收技术的应用发展前景。
关键词：制动能量,回收利用,储能系统,控制
制动能量回收控制器 篇2
21世纪,节能、环保已成为社会关注的核心主题,许多城市倡导自行车健康出行。在城市骑行的自行车频繁制动减速或停车,使得自行车动能主要通过机械制动以热量的形式消耗,降低了自行车能源效率[1]。制动能量回收又称再生制动[2],对于自行车而言,是指在制动减速或停车过程中,使电机处于发电状态,将部分动能转化为电能储存起来,同时回收能量时产生的电磁力对车轮施加回馈转矩进行制动。国外很早就已推出回收自行车制动能量的概念:配备轮毂式电机和蓄电池回收动能[3]、在自行车上加装类似混合动力汽车的动能回收装置等[4];国内对自行车制动能量回收的研究还处于起步阶段:通过涡卷簧式回收自行车制动能量[5],提出来基于车辆制动能量回收概念的电动自行车制动能量回收系统设计思路等[6],缺少自行车制动能量回收系统理论与实践相结合的尝试。
本研究首先从理论上对制动能量进行能量回收分析,推导出不同制动模式下回收能量的计算公式;然后搭建采用无刷直流电机的自行车制动能量回收系统[7,8]:当自行车处于制动状态时,动能通过车轮传递到电机、电机发出的交流电经过整流后转变为直流电;通过DC/DC升降压斩波器控制三相桥式整流电路输出的直流电压和电流的大小,使输出电压达到锂电池组的恒定充电电压;同时调整制动电流改变制动力矩,最终将再生制动过程中产生的电能储存于锂电池组中。
最后通过骑行实验,采集相关数据,比较再生制动与普通机械制动系统的制动效果和制动能量回收情况,验证本研究设计的制动能量回收控制系统的可行性;根据数学模型及真实数据计算出不同制动环境下的制动能量回收效率。
1 自行车制动能量回收系统模型
1.1 制动过程动力学分析
自行车制动的过程实际就是消耗制动前车辆和负载动能的过程[9]。由于自行车加速度较小,可以不考虑其加速阻力,自行车受力情况如图1所示。
M—自行车车体及乘员质量;r—车轮的半径;Ff—滚动阻力;Fw—空气阻力;Fi—坡度阻力
根据图1可将自行车行使制动动力学模型简化为:
其中:
式中:Tuf,Tur—前、后轮所受的制动力矩。
式中:M—人与车的总质量,kg;g—重力加速度,m/s2;f—滚动阻力系数。
式中:CD—空气阻力系数,取0.5[10];A—迎风面积,取0.3 m2;ρ—空气密度,一般为1.2258 N·S2·m-4。
1.2 制动能量回收系统数学模型
自行车制动系统包括电机再生制动系统和机械摩擦制动系统。当其制动时,电机再生制动力Fmot和机械摩擦制动力Fv一起参与制动,则有:
式中:Fmot_max—车轮在某一转速下电机产生的最大再生制动力;Fv_max—机械制动器产生的最大摩擦制动力;α—再生制动力调节参数;β—机械摩擦制动力调节参数(0≤α≤1,0≤β≤1)。
α、β的值通过调节制动把手的开度而改变,当Fmot_max≥Fc(总的制动需求力),则:β=0,只有电机参与制动,改变α的值来调节制动力;当Fmot_max≤Fc时,则:α=1,再生制动力达到制动时刻的最大值,改变β的值来调整机械摩擦制动力[11]。
(1)当无源电动助力自行车制动需求力较小时,只有电机再生制动参与制动,总的制动力Fb=Fmot=αFmot_max,通过改变电机电枢电流的大小实现对制动力的控制,同时回收制动能量。
自行车负载功率P1为:
式中:ua—瞬时车速。
电机开始制动t0时刻对应的整车动能E0为:
式中:ua0—制动初始时刻t0对应的车速。
制动结束时刻t1对应的整车动能E1为:
式中:ua1—t1时刻的车速。
从t0时刻到t1时刻,总共消耗的能量ΔE为:
根据能量守恒,结合公式(1,8)可推出:
在只有电机再生制动参与制动时回收的总电能Eb为:
即:
式中:k—制动能量回收系统能量传递效率,S1—制动距离。
通过式(14)分析可知,当自行车制动力需求较小时,自行车制动时回收的总电能Eb由整个能量回收系统的能量传递效率和制动初始速度决定,同时受制动时间、制动距离和制动力影响。
(2)当制动需求力大于电机最大再生制动力,需要电机再生制动与机械摩擦制动两者复合作用。此时α=1,电机输出的再生制动力Fmot=Fmot_max,总制动Fmot=Fmot_max+βFv_max,骑行者通过调节刹车把手开度来控制机械摩擦制动力,实现对车速控制。
在复合制动时,电机再生制动力矩:
式中:CT—转矩常数,Φ—每极主磁通,Imax—最大制动电流。
作用于后轮上的制动力为:
机械摩擦制动力为:
由公式(16,17)可推出总制动力:
制动时回收的能量E为:
式中:k4—电池的充电效率。
通过式(19)分析可知,当电机的最大再生制动力矩小于制动需求力矩时,电机再生制动系统与机械制动系统共同作用,制动过程中回收的能量由制动时间和电池的充电效率k4决定,此时的充电电流达到最大值Imax。
2 制动能量回收控制系统设计
2.1 硬件设计
硬件部分采用了STC15F2K60S2作为主控芯片,设计了信号采集模块、人机交换显示模块、数据通讯模块、电机再生制动模块,制动能量回收系统控制器结构如图2所示。
其中信号采集模块主要包括电池组端电压、电池组充电电流、制动强度、道路坡度、电池组温度、MOS管温度6路模拟信号,采集的信号经单片机处理后,再输出相应控制信号;人机交换显示模块用于显示电池工作情况;数据通迅模块采用1路RS232通信接口完成单片机与上位机的通讯;电机再生制动模块通过信号采集模块采集信号,采用PWM脉宽调制升降压原理,保持DC/DC升降压斩波电路中场效应管通断频率不变,调整PWM脉冲宽度来控制场效应管的通断时间,实现对电机电枢电流和制动力矩的控制。
2.2 程序设计
自行车的制动能量回收控制系统主程序主要实现的功能包括:系统初始化,制动与否检测、车速检测、道路坡度检测,制动强度检测,蓄电池组荷电状态、温度检测,电机再生制动力矩检测,以上各种条件是判断自行车是否回收制动能量。其主程序流程图如图3所示。
Brack—刹车把手开关信号;v—当前车速;i—道路坡度;SOC—电池组荷电状态;T—电池组温度;Tmax—电池组最高安全工作温度;State—电机再生制动标志;Ttq—电机再生制动力矩;Ttqc—当前需求的制动力矩
由图3可知,通过系统初始化之后,检测是否有刹车信号(Brack=1表示有刹车信号)、车速v是否超过15 km/h(骑行安全考虑)及道路坡度i的值是否小于零(i<0为下坡路面),再通过检测刹车把手开度判断制动强度,再检测蓄电池组的状态,当锂离子电池组SOC<0.95与电池温度T<50℃时,采用电机再生制动,然后再计算实际的制动需求力矩,电机再生制动力矩不能满足制动需求时,机械摩擦制动参与制动,最终调用电机电枢电流PID控制程序实现对电机再生制动力矩的大小进行控制,并回收制动能量。
3 试验及其结果分析
本研究对自行车制动能量回收控制系统的软、硬件设计之后,改装一辆公路自行车,搭建具有制动能量回收系统的自行车,自行车实物图如图4所示。
无刷直流电机安装于自行车的后轮,锂电池组和制动能量回收控制器、电机驱动控制器分别安装于三脚架上。
自行车一般有3种制动模式,分别为:下缓坡限速制动、中度制动和紧急制动。下缓坡限速制动,指自行车在长缓坡道路(0~5%的坡度)骑行时,为了保证骑行安全和骑行舒适性,需要将车速控制在安全车速15 km/h范围之内,制动力需求不大;中度制动,指行使的自行车在非紧急情况下制动将车速降为0 km/h,实际的骑行过程中使用中轻度制动很频繁;紧急制动,指自行车超过安全车速或紧急情况下需尽快制动将车速降为0 km/h,紧急制动时制动力矩需求大。
选取平路、缓坡(坡度约为5%)等路段开展骑行实验。分别进行了下长缓坡限速制动、中度制动和紧急制动三种模式的制动,采集车载电池组的充电电压(Ub)、充电电流(Ib)和车速值,其中车速变化曲线体现了电机再生的制动效能;电压电流值表明了再生制动能量回收情况。
(1)下长缓坡限速制动
下长缓坡限速制动曲线图如图5所示。由图5(a)分析可知,自行车在下长缓坡限速制动过程中,有电机再生制动参与制动时,限速制动的效果较好,持续限速制动10 s,车速稳定,电机再生制动力对车速的变化具有很好的跟随性,能有效的限制车速增长,同时电机再生制动能保证骑行的安全性和舒适性;由图5(b)分析可知,自行车在下长缓坡限速制动过程中,在持续限速制动10 s内,车载电池组的充电电压(Ub)在36 V的基础之上有一定量的增长,充电电流(Ib)随时间的变化稳定增长,在制动过程中能提供一个持续增长的制动力。
(2)中度制动
中度制动时以电机再生制动为主,机械摩擦制动为辅,电机再生制动力不能达到制动需求时,启动机械摩擦制动。中度制动曲线图如图6所示。
由图6(a)分析可知,自行车在中度制动过程中,有电机再生制动参与制动时,制动时间减小,制动距离缩短;由图6(b)分析可知,自行车在中度制动过程中,电机再生制动与机械摩擦制动共同参与制动。整个制动过程中车载电池组充电电压(Ub)有一定量的增长,车载电池组的充电电流(Ib)前期较稳,随着充电电流(Ib)持续减小,电机再生制动力矩也持续减小。
(3)紧急制动
紧急制动时,自行车需要在短时间停车,制动力需求较大,机械摩擦制动起主要作用,电机制动辅助制动。紧急制动曲线图如图7所示。
由图7(a)分析可知,自行车在紧急制动过程中,电机再生制动参与制动时,制动时间减小,制动距离缩短;由图7(b)分析可知,自行车在紧急制动过程中,电机再生制动与机械摩擦制动共同参与制动。整个制动过程中车载电池组充电电压(Ub)有一定量的增长,车载电池组前期以恒定电流进行充电,随着充电电流(Ib)迅速减小,电机再生制动力矩也随之减小。
在同一制动模式下,采集的实验数据几乎一致,本研究在各种制动模式下选用三组代表试验数据,通过公式(11,13,19)计算出不同制动模式下电池组回收的能量Eb和ΔE制动过程中制动系统损耗的能量,最终得出电机再生制动参与的3种制动模式对应的能量回收效率η如表1所示。
通过以上数据表明,笔者设计制作的制动能量回收控制器能够有效地回收制动能量。其中下长缓坡限速能量回收效率最高,平均能量回收效率为17.69%;中度制动能量回收效率略低,平均能量回收效率为15.00%;紧急制动时能量回收效率最低,平均能量回收效率仅为8.00%。
4 结束语
本研究通过建立自行车制动能量回收系统数学模型,理论分析自行车制动能量回收的可行性;而且成功地搭建试验样车,通过骑行实验采集了车速、电池充电电压、充电电流等数据,验证了自行车制动能量回收控制系统的可靠性,并计算出各种制动模式下的能量回收效率,最高能达到18%,具有很强的实用性。
本研究还存在一些不足:能量回收过程中存在不确定因素、试验样车搭建较粗糙、由于安全考虑对试验过程中的骑行道路有所限制,在接下来的研究中进行改善。基于该自行车制动能量回收控制系统的可行性和制动能量回收效率,今后的研究工作将从控制策略方面开展,优化控制系统,提高其能量回收效率;同时对于回收的能量进行合理有效的利用。
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制动能量回收控制器 篇3
混合动力汽车同时采用传统发动机和电动机作为其动力源, 在车辆制动工况下, 有效地将车辆制动时的能量转换为电池的电能并加以存储, 作为电动机工作时的能量来源, 对比传统内燃机, 其在相同的行驶里程下具有更高的燃油经济性和更低的排放性能。现如今, 为保证车辆在制动尤其是紧急制动时车身的稳定性, 几乎所有的汽车都装配有ABS系统, 那么怎样使得HEV车辆在ABS系统起作用时, 最大程度地回收制动能量, 对于延长车辆行驶里程, 改善整车使用率来讲, 是HEV汽车一个及其重要的研究方向。
1 传统汽车前、后轴制动力分配
为满足混动车辆制动时驾驶员的需求以及达到相关规定对制动效果的要求, 应对传统汽车前、后轴制动力分配进行分析。为了避免制动时由于后轴抱死而发生的侧滑现象, 车辆制动时理想的制动力分配曲线应随时处于实际制动力分配曲线上方。同时为了避免制动时由于前轴抱死而发生的车辆转向能力丧失的现象, 实际制动力分配曲线应越靠近理想制动力分配曲线。
2 制动能量回收系统原理分析
传统汽车在制动过程中, 其动能被转化成制动器工作所产生的摩擦热能而散发到大气中, 从而实现车速的降低, 因此制动时的能量不能加以利用而白白浪费掉。如图1所示, 减小电动机工作时的频率可达到对电动机减速的目的, 电机转速随着工作频率的下降而减小, 但由于电机转子旋转惯量的存在, 转子转速并不会马上下降, 此时定子所产生的反电动势会大于变频器直流端的输出电压, 电机将转换为发电机的工作状态 (再生制动) , 产生的电能会被储能装置所吸收。这样车辆在产生制动作用的同时, 系统电能将会得到有效回收。所以相对于传统车辆, 采用了制动能量回收系统的混动汽车其能量利用率显著提高, 车辆的经济性、续航里程得到极大改善。
电源储能装置是HEV车辆最为重要的部件, 其能量存储的大小直接关系到汽车的行驶里程。当前, 电池自身的容量大小与成本仍制约着混动车辆续航里程的提高。车辆制动时, 通过制动能量回收系统将减小的动能更多地转换为电能并存储在电源储能装置内, 转换后的电能可供电机驱动系统使用, 制动能量回收越充分, 转换的电能越多, 可供电机运转的电量越多, 即可有效地减少内燃机工作时间, 从而提高燃油经济性及续航里程。
3 基于ABS的制动能量回收控制策略
由于混动车辆制动系统仍采用传统液压制动系统, 制动过程中, 车轮产生波动, 势必对制动能量回收系统中的再生制动力矩产生变化, 变化的力矩又会对车轮的减速度产生进一步的影响。同时, ABS液压控制单元的压力调节周期明显快于电动机动作时间, 从而影响了车辆制动压力的调节控制, ABS调节失效。因此, 必须在确保在制动安全性的条件下, 使制动能量回收和ABS制动系统协同工作, 最大限度回收能量, 从而实现制动能量回收和ABS制动系统的综合控制, 兼顾车辆经济性与制动安全性能。
目前通过采用逻辑门限值这一制动控制策略在国内较为普及, 根据前期试验确定与待控制目标相一致的门限值, 而后依据各传感器所输入的实测值与前期门限值的对比从而进行控制调节制动力大小的一种方法。逻辑门限值控制方法所需的控制参量较少, 硬件系统结构简单, 因而成本较低。系统基于逻辑门限值制动控制策略, 通过集成控制器控制电动机输出处于不同工况下对应的不同制动力矩。若前轮趋于抱死, 则适当减小前轴的再生制动力矩。此时车轮转速上升, 若车轮转速再次进入稳定区域, 则维持力矩值不变, 否则继续减小力矩值。若此时前轮仍处于抱死趋势, 则应协调控制车辆再生制动力矩值和制动液压力矩值。减压工况下, 减小前轴的再生制动力矩。当处于减压工况外的其他工况下, 维持车辆再生制动力矩值不变。若某一前轮处于减压制动工况下, 则适当减小前轴的再生制动力矩。若两前轮都处于非减压制动工况下, 则维持车辆再生制动力矩值不变。
4 仿真分析
4.1 ADVISOR简介
ADVISOR是由美国可再生能源实验室在MATLAB和SIMULINK软件环境下开发的高级车辆仿真软件。目前随着国内混动汽车的不断普及, ADVISOR越来越受到各大汽车制造厂商及汽车研发单位的青睐。
4.2 仿真分析
本车定义参数如下, 车身质量1390Kg, 风阻系数0.335, 迎风面积2.0m2, 车轮半径0.282m, 电动机最大功率49Kw, 最大电流400A, 发动机排量1.0L, 最大功率41/5700r (Kw) , 最大扭矩81/3477r (Nm) , 蓄电池额定容量45Ah, 峰值功率3.3Kw。建立制动能量回收与ABS集成控制模型, 如图2所示。
逻辑门限控制模型和集控逻辑模型一同组成制动集成控制器。逻辑门限控制量模型接受车轮制动状态的输入, 通过安装在各个车轮上的轮速传感器采集不同制动减速度下车轮的转速及滑移率并输入集控逻辑模型。集控逻辑由制动能量回收控制逻辑、制动防抱死控制逻辑两部分组成, 其根据逻辑门限控制模型输出的数据发送相应的制动能量回收控制指令, 通过控制电机的工作负荷达到输出液压控制指令的目的, 实现制动能量的回收与ABS控制。通过ADVISOR中以存在的并联混动汽车模型, 在CYC_1015工况下进行仿真分析, 并对比默认并联混动汽车模型相关指标, 如下表所示, 样车模型油耗优于默认并联模型, 但排放性差别不大, 进入ESS的总能力略小。这说明究其制动能量回收方面, 本文所提控制策略与传统并联控制策略相差不大。其原因是在CYC_1015工况中, 对于软件默认并联模型制动控制策略, 速度高于43.48km/h的制动为112秒, 占全部制动工况的75%。而对于逻辑门限值控制策略, 制动强度在0.1范围内的制动为130秒, 占全部制动工况的87%。ADVISOR软件默认并联制动控制策略中, 当车辆速度处于43.48km/h以上时, 电制动所占份额高于80%。故基于逻辑门限值控制策略中制动能量回收效率要略多一些。
(CYC_1015工况中, 制动时间660S, 制动距离2.59km, 空转时间215S, 停止次数7次, 最大速度43.48km/h, 平局速度14.09km/h, 最大加速度2.6m/s2, 最大减速度-2.76 m/s2) 。/
5 结束
制动能量回收是HEV的关键技术, 在满足制动能量回收前提下, 根据ECE制动法规规定, 提出能量回收与ABS控制策略并建立仿真模型, 通过ADVISOR软件对策略进行仿真, 结果表明, 在保证制动时车辆稳定性的基础上, 更多的制动能量被系统回收, 此控制策略比较适合在城市内行使的小型混合动力汽车, 提高了能量回收利用率, 对节约减排具有显著的意义。
摘要：本文基于常规混动汽车 (HEV) 的制动控制逻辑, 提出同时兼顾制动能量回收与车辆制动稳定性的控制策略。采用逻辑门限控制方法对混动车辆的常规ABS控制逻辑进行修改, 并将制动能量回收系统进行集成, 形成制动能量回收与ABS控制策略, 兼顾车辆经济性与制动安全性能。最后运用ADVISOR软件进行仿真运行, 对课题所提出的相关控制逻辑进行分析, 并验证其运行的合理性及可行性。
关键词：混合动力,制动能量回收,控制策略
参考文献
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汽车制动能量回收方案及比较 篇4
1 能量回收方法
1.1 飞轮蓄能
飞轮蓄能是机械蓄能的一种形式,以惯性能(动能)的方式,将能量储存在高速旋转的飞轮中。当车辆制动时,飞轮蓄能系统带动飞轮加速,将车身的惯性动能转化为飞轮的旋转动能。当车辆需起动或加速时,飞轮减速,释放其旋转动能给车身。按构成材料,飞轮主要有两种:金属制飞轮与超级飞轮。金属制飞轮以钢制飞轮为主,此种飞轮能量密度(单位飞轮重量储存的最大能量)较低,但因其价廉,宜于加工,并在传动系中易于连接而得到广泛应用。超级飞轮选用比强度(拉伸强度/密度)高10倍。然而它的成本却相当高,并且转速甚快,目前已有78 000 r/min的报道。为了使飞轮能充分有效地保存能量,常将飞轮运行于密闭的真空系统中。目前该方面的前沿研究是飞轮轴承采用高温超导磁悬浮技术,利用永磁铁的磁通被超导体阻挡所产生的排斥力使飞轮处于悬浮状态。设计飞轮时,既要考虑本身强度,又需注意系统的共振及稳定性。飞轮储能附加重量较轻、成本低,但技术难度大,节油效果不如液压蓄能。
1.2 液压蓄能
液压蓄能以液压能的方式储存能量。系统由一个具有可逆作用的泵/马达实现蓄能器中的液压能与车辆动能之间的转化,即在车辆制动时,蓄能系统将泵/马达以泵的形式工作,车辆行驶的动能带动泵旋转,将高压油压入蓄能器中,实现动能到液压能的转化;在车辆起动或加速时,蓄能系统再将泵/马达以马达的形式工作,高压油从蓄能器中输出,带动马达工作,实现液压能到车辆动能的转化。蓄能器主要有重锤式、弹簧式和充气式,其中以气体储能器使用最为广泛。该储能器是在钢制的压力容器内装有气体和油,中间以某种材料隔开,按隔离方式分为活塞式和皮囊式两种,都是利用密封气体的可压缩性原理制成。液压储能的能量密度比飞轮储能与蓄电池储能都小,但其在三者中,具有最大的功率密度,能在车辆起步和加速时提供给车辆所需要的大扭矩。同时,液压储能系统可较长时间储能,各个部件技术成熟,工作可靠,整个系统实现技术难度小,便于实际商业化应用。
美国明日浦公司设计的制动能量回收系统就是采用这一原理,其结构如图1所示。
1.3 蓄电池储能
蓄电池以电能方式储存能量。系统以具有可逆作用的发电机/电动机实现蓄电池中的电能和车辆动能的转化。在车辆制动时,发电机/电动机以发电机形式工作,车辆行驶的动能带动发电机将车辆动能转化为电能并储存在蓄电池中。在车辆起动或加速时,发电机/电动机以电动机形式工作,将储存在蓄电池中的电能转化为机械能供给车辆。蓄电池储能非常适合于电动车。现在由于人们环保意识增强,对汽车排放有日趋严格的限制,同时为进一步缓解非再生石化燃料紧张的矛盾,电动汽车的无污染、行驶噪声小的优点受到人们广泛关注。蓄电池储能,各方面性能都较好,但是功率密度低,充放电频率小,不能迅速转化吸收大量能量,而车辆在制动或起动时,需要迅速释放或得到大量能量,这使储能蓄电池的应用受到很大限制。现在,各国技术人员加紧研制大容量、高性能蓄电池,从而为蓄电池储能提供应用基础。现在又出现超级大电容,可望对制动能量回收的棘手问题有一定的解决。
2 方案比较
从以上的各种方案看,飞轮蓄能虽然结构比较简单,但无法实现大量蓄能,要加大蓄能就要增加飞轮的质量或增加转速,同时要求增加强度,这会使成本增加,使实现的难度增大。而且如果要实现高效蓄能,要将飞轮置于真空的环境,需要增加许多额外的设备。蓄电池蓄能也面临着大量蓄能的实现问题,虽然实现大量蓄能的超级电容已经出现,但是其成本太高。因此,选用液压蓄能法,它能很简便地实现大量蓄能,且可靠性比较高。液压蓄能能量回收系统主要由液压马达/液压泵、蓄能器、离合器和控制系统组成。
液压蓄能能量回收系统的工作原理如图2所示,主要由机械传动和液压系统两部分组成。其中,机械传动主要由车轮轴、三角皮带、传动轴、摩擦片式离合器、气/液组合缸等组成;液压系统主要由液压泵/液压马达、顺序阀、液压蓄能器、溢流阀、二位四通换向阀等组成。当车辆开始制动时,气/液组合缸受到来自车辆制动分配阀压力气体(或压力油)的作用,使原来处于分离状态的摩擦片式离合器转换成结合状态,再通过三角皮带、传动轴将车轮轴与液压泵连接成一体,实现启动液压系统工作,开始吸收车辆动能之目的。液压油经过滤油器、单向阀、液压泵/液压马达、顺序阀(用来调节液压泵/液压马达出口的工作压力,即制动装置的制动力)进入液压蓄能器,此时在压力气体(或压力油)的作用下,机动二位四通换向阀的左位工作,使液压油不能通过换向阀,而只能通过顺序阀进入液压蓄能器;当进入液压蓄能器的液压油超过其额定容量时,作为安全阀的溢流阀将打开,起过载保护作用,以限制液压系统的最高工作压力。
在车辆停止的过程中,制动用的压力气体(或压力油)仍然存在(此时车辆的原制动装置仍在工作)或车辆的原手制动装置在起作用,都能使液压机动二位四通换向阀仍然以左位工作,使吸收了车辆能量的高压油在顺序阀、溢流阀和液压机动换向阀的共同作用下,被封闭储存在液压蓄能器中,以备车辆随时再次起动或加速时使用。
在车辆再次起动或加速的过程中,车辆原有的制动装置(包括手制动装置)已停止工作,液压机动二位四通换向阀在其弹簧力的作用下以右位工作,使从液压蓄能器中流出的压力油经换向阀的右位后同时到达气/液组合缸的液压腔和液压泵/液压马达的进油腔,促使液压泵/液压马达在与车轮轴连接的状态下以液压马达的工况运行,将液压蓄能器中的液压能以机械能的形式返还给车辆,用来增加车辆的动能。当从液压蓄能器中流出的液压油的压力很低时,气/液组合缸将使摩擦片式离合器自动脱开,实现车轮轴与液压泵/液压马达的自动脱离,从而实现车辆的正常行驶。
3 结束语
制动能量回收的研究是一项利国利民的项目,对于提高燃料的利用率,降低汽车的燃油消耗,将起到重要的作用。将回收的能量用于汽车启动的加速,不但节约汽车的燃油,更重要的是使汽车在更多的时间处于最佳工况下运行,不仅提高了效率,而且会大大降低汽车尾气的排放。
参考文献
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[4]昊光强.车辆混合动力传动系统开发现状与展望[J].汽车工程,1997(3):15-17.
制动能量回收控制器 篇5
在公交客车制动过程中蓄能器将能量回收, 同时在起步时将蓄能器收集的能量及时释放, 实现能量的存储与释放, 有效节约了能源。大多文献[1, 4]介绍回收过程, 往往忽略了能量释放过程的建模分析。对此针对宇通公交客车建立数学模型, 基于MATLAB/Simulink进行仿真计算。
1 数学模型的建立
以宇通公交客车为模型, 建立液压蓄能器并联的混合动力系统。在40km/h的车速下制动, 蓄能器回收所收集的能量全部使得汽车起步行驶, 其平衡方程式[5]为:
行驶中空气阻力方程式为:
行驶中滚动阻力方程式为:
汽车速度方程式为:
行驶距离方程式为:
汽车起步加速度方程式为:
二次元件 (马达) 方程式为:
蓄能器气体状态方程为:
蓄能器排液容积方程为:
2 仿真结果
通过数学方程式, 在MATLAB/Simulink中建立模型并仿真[6]分析, 结果如下。
图1为液压蓄能器在40km/h下制动所回收的液压容积 (14.2/L) 全部用来起步的排液容积与时间函数图。
图2为液压蓄能器全部用来作为公交客车的起步所行驶的里程 (距离) 。
仿真结果表明:在制动速度为40km/h作用下蓄能器回收的液体容积为14.2L, 全部用来起步行驶的距离为20.96m。
3 结束语
通过建立数学模型, 在Matlab/simulink仿真实现了制动能量再生, 并将蓄能器回收的能量用于起步, 提高了能源利用率。对改善汽车节能技术具有重要意义。
摘要：建立公交客车液压蓄能器回收起步数学模型, 并在MATLAB/Simulink进行了仿真分析, 结果表明:在水平良好道路上, 以40km/h下的制动车速, 蓄能器回收的能量使得公交客车起步行驶了20.96m。
关键词：液压蓄能器,公交客车,Matlab/simulink仿真
参考文献
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制动能量回收控制器 篇6
电动汽车对能源的高效利用是发挥其节能和环保优势的关键所在。研究表明,在城市行驶工况,大约有50%甚至更多的驱动能量在制动过程中损失掉,郊区工况也有至少20%的驱动能量在制动过程损失掉。因此,制动能量回收是提高汽车能量利用效率的有效措施,对汽车的节能和环保有着不可替代的作用[1]。制动能量回收技术一直被世界各大知名汽车厂商所重视。丰田公司将该项技术应用在混合动力车型上,有效地提高了其能量利用效率和整车的燃油经济性[2]。日本本田汽车公司研制的Honda EV Plus混合动力轿车,它拥有电动制动能量回收系统,有很好的能量回收效果[3]。福特公司将制动能量回收技术用在其SUV车型Escape上,同样收到了很好的效果[4]。
相对于电机制动能量回收系统,在同等条件下,液压辅助系统能为车辆提供更大的辅助动力(能够解决纯电动汽车动力不足问题),并且具有更高的能量利用效率,存储和释放能量的速度要比蓄电池快的多,回收的能量也较多,相对地提高汽车的续驶里程[5]。
使用定压源(Constant Pressure Source,简称CPS)的飞轮系统由于具有结构简单、效率高等优点,成为目前汽车能量回收系统的主要形式之一[6,7]。
基于定压源(CPS)液压制动能量回收系统,本研究提出电动汽车液压再生制动系统(ECPS)[8]。在ECPS试验台上进行试验研究,通过仿真与实验的结合,找出最佳的参数匹配,从而提高ECPS的能量回收效率。
1液压再生制动系统
定压源(CPS)系统原理如图1所示。
1—发动机;2、7—离合器;3、8、16—变量泵/马达;4、12—三位四通换向阀;5—油箱;6—飞轮;9—溢流阀;10—单向节流阀;11—蓄能器;13—单向阀;14—过滤器;15—冷却器;17—驱动桥ECPS2
液压再生制动系统ECPS系统结构如图2所示。
1—油箱;2—单向阀;3—与驱动桥相连的变量泵/马达;4—压力计;5—与飞轮相连的变量泵/马达;6—离合器;7—飞轮;8—三位四通换向阀;9—蓄能器;10—溢流阀;11—总离合器
车辆需要减速或者制动时,连接驱动轮的泵/马达3作为泵工作,产生的阻力通过传动系统对车轮进行制动,同时将车辆制动时的扭矩转化为液压能,回收制动时的能量。制动力的大小通过调节3的排量来实现。高压油经过3的上方出口到连接飞轮的5中,离合器6连接飞轮7与5,5此时作为马达带动飞轮转动,将液压能转化为飞轮的动能储存起来。如果汽车回收能量时飞轮的转速临近临界转速时,离合器断开,以此来保护飞轮。此时电磁换向阀8通电,多余的能量储存到蓄能器中,如果超过系统压力上限值,溢流阀10会将剩余的能量释放。汽车要起动或加速行驶时,3作为马达工作,5作为泵工作,将飞轮和蓄能器中存储的能量释放为车轮提供动力,系统压力降低。当飞轮的转速到容许的最低转速且蓄能器的压力到最低值时,离合器6和连接传动系的总离合器11断开,ECPS系统不提供动力。
2液压再生制动系统实验装置
ECPS等效原理实验的实验装置构成如图3所示。
1—电机;2—电磁离合器;3—飞轮;4—油箱;5—变量泵/马达;6—压力计;7—单向阀;8—节流阀;9—蓄能器;10—溢流阀
其等效原理为:当电机驱动飞轮,飞轮与电机之间的离合器断开后,飞轮此时相当于供能元件,为液压系统提供能量。泵/马达作为泵工作,回收制动能量,将机械能能转化为液压能储存到蓄能器中,直至飞轮停转;当蓄能器作压力稳定后开始释放能量,泵/马达作为马达工作,将液压能转化为机械能储存到飞轮中。飞轮和蓄能器作为储能元件,在实际纯电动汽车中,与电动车机械系统并联布置于车身底盘。其对应的过程分别为汽车在加速和起动时的行驶工况和汽车在制动时的行驶工况。本研究以泵/马达的排量和蓄能器容积为实验变量,分别测得蓄能器最终压力与飞轮最终转速,计算得到蓄能器储能效率、飞轮储能效率和液压再生制动系统的能量利用率。
ECPS试验装置图如图4所示。
1—电机;2—电磁离合器;3—泵/马达;4—油液管道;5—单向阀;6—油箱;7—蓄能器;8—变频器;9—转速表;10—飞轮;11—压力表;12—节流阀;13—溢流阀;14—转速传感器
3仿真与试验研究
3.1能量回收效率仿真研究
本研究在AMESim上建立了试验装置仿真模型,用于研究回收能量效率,与蓄能器容积和泵排量关系。其结构如图5所示。
蓄能器的容积和泵排量的大小对蓄能器能回收能量大小的影响如表1所示。
从表1中可以看出,能量回收的效率随着蓄能器容积增加而增加,能量回收的效率与排量呈现非线性关系,而当泵排量为4 ml/r时,系统回收的的能量达到最大。
误差分析:因为实验中液压管道会有漏油现象,会使系统的压力下降,蓄能器的最终压力必然会比理想状态下的压力小。由于不同泵排量下做的试验均在同个试验装置下,误差可忽略,蓄能器的最终压力与泵排量的关系曲线大致是不会变的。
—信号输入;—飞轮;—定量泵;—单向阀;—油箱;6—蓄能器;7—液压油
q—泵排量;E—蓄能器回收的能量;V—蓄能器的容积
3.2试验研究
试验系统的各元件装置参数如下:
电机:5.5 k W,最高转速为1 440 r/min;飞轮尺寸:直径为300 mm,厚度为100 mm;飞轮的转动惯量J≈0.6 kg·m2;变量泵/马达的排量为0~10 ml/r;最大出口压力为31.5 MPa;蓄能器容积分别为4 L、6.3 L和10 L。
本研究分别安装4 L、6.3 L和10 L的蓄能器进行试验:条件是电动机带动飞轮以1 000 r/min转动,持续时间为15 s,在变量泵不同排量的情况下记录蓄能器最终能达到的压力;当然蓄能器最终的压力越大,它所储存的能量就越多。
试验步骤如下:
(1)首先,分别安装容积为10 L和6.3 L的蓄能器进行试验,试验要研究的是泵排量为2 ml/r~10 ml/r时蓄能器回收能量随泵排量的变化,当泵的排量为8 ml/r以下时,蓄能器均没有压力,因为泵和蓄能器的自身误差,再加上压力表本身的量程问题,在压力很小时无法读数就无从得知能回收多少能量,所要研究的变化曲线因为数据太少显得不严谨,所以不对该项目进行深入研究。
(2)最后安装容积为4 L的蓄能器进行试验,得到的数据如表2所示。
3.3分析与结论
仿真模拟中当泵排量为4 ml/r时,蓄能器能回收的能量最大。所以当蓄能器的容积为4 L和泵排量为4 ml/r时蓄能器回收的能量最大,为17 000 J。
试验中,所研究的蓄能器容积为4 L,当泵排量为6 ml/r蓄能器的最终压力最大为5.4 MPa,也就是所回收的能量最大。
根据上述仿真和试验的研究数据,本研究绘制了当蓄能器容积为4 L时,蓄能器能回收的能量随着泵排量变化的曲线,如图6、图7所示。
根据图6、图7可知,试验与仿真的结果有差别,仿真中当泵排量为4 ml/r时,蓄能器回收的能量最大;而试验结果是当泵排量为6 ml/r时,蓄能器所能回收的能量最大。笔者经过研究总结认为两者存在差别的主要原因在于:
(1)飞轮在高速转动过程中空气阻力与轴承阻力造成能量损耗,在低速转动时,轴承阻力损耗了较大一部分能量,而在仿真中是没有这些阻力的;
(2)一直存在的问题是高压管路存在泄露,尽管已经多次进行补漏措施;
(3)在实际的试验过程中,当泵的排量过小时,是无法给蓄能器充油进行能量回收的。
实验与仿真结果表明,液压泵/马达的排量不同,蓄能器最终回收的能量以及回收效率是不同的,排量越大,回收的能量越多,但是随着排量的增加,泵/马达上的阻力也增加,高于一定值后能量回收效率会下降。所以液压系统各元件之间需要良好的匹配才能获得最优的能量回收效果。
4结束语
为了提高纯电动汽车制动时的再生制动能量回收效率,本研究提出了飞轮液压复合再生制动系统。笔者对提出的再生制动系统分部进行了仿真分析与原理性试验研究。研究结果表明,影响ECPS制动能量回收效率的主要因素是泵/马达的排量,该研究结果具有借鉴价值。
制动能量回收控制器 篇7
进入二十一世纪以来, 世界各国对改善环保和降低能源消耗呼声日益高涨, 传统汽车普遍使用的燃油发动机存在各种弊病, 如油耗高、尾气排放性能差等。虽然纯电动汽车能解决上述问题, 但是目前的电池技术阻碍了电动汽车的发展应用, 所以就出现了混合动力汽车, 这一新能源过渡车型, 预计未来30年最有潜力的车型。
混合动力汽车 (HEV, Hybrid Electric Vehicle) 是指车辆同时采用两套动力系统;燃油发动机驱动系统和电力驱动系统。由于混合动力汽车采用两套动力驱动系统, 对各个控制单元之间的数据信息传递的实时生和可靠性也提出了很高的要求, 这就是基于气制动商用车的混合动力整车控制器 (HCU) 。
1 混合动力公交车的能量回收的工作原理及ABS的作用
为了能更加有效的利用电力驱动系统, 我公司参与了国内某商用车技术中心客车开发部联合开发的混合动力公交车再生制动能量回收系统, 目前正进行道路可靠性试验, 测试整车的节油率。针对混合动力公交车有频繁轻柔刹车的特点, 整车控制器HCU根据制动踏板开度信息, 在满足能量回收条件下, 电机逆转制动进行能量回收对电池进行充电, 但是气压制动的存在阻碍了一部分能量回收且为了保证电机制动和气制动力矩和要满足制动力矩安全需要, 针对这种情况通过ABS系统的电磁阀控制制动气室的瞬时气压, 就可以最大限度进行能量回收和满足制动力矩需求。目前根据道路试验, 在频繁轻柔刹车的情况下, 测试时节油率能达到10%以上。
2 基于混合动力公交车的ABS硬件系统概述
下面分析混合动力公交车的ABS系统是的硬件构成。
2.1 ABS控制器
ABS控制器安装在防水、防尘的位置, 推荐在驾驶室内, 接近性要好, 便于诊断。ECU工作温度范围:-40°C-+80℃。用外接电源为车辆充电时, 要将ECU电源断开, 防止外界高电压损伤ECU。当车辆需要电焊时, 断开CEU。不得用万用表测量ECU。各部件的拆装必须在停电后进行, 并保持各部件清洁、干燥。不得随意改变保险丝容量。
2.2 ABS电磁阀
ABS电磁阀是ABS系统中的执行组件, 用于制动压力的控制, 即减压﹑增压或保压。在混合动力系统中要求保压的时间较长, 在台架进行保压300秒测试, ABS电磁阀没有压力泄漏, 温升不高, 可以满足需要。
2.3 电磁式轮速传感器
采用通用气制动ABS系统的电磁式轮速传感器, 没有特殊要求。
2.4 电压式压力传感器
压力传感器分别安装在后桥两个双腔制动气室上, 用于监控两个制动气室压力。注意在初次安装使用时, 应首先压力标定零点;车辆贮气筒气压应为8bar, 踏板踩到底时, 测试的压力数据最大值标定为8bar。
2.5 快速充气阀
快速充气阀的出气口安装在后桥比例继动阀的其中一个控制气路口, 其进气口安装在附近贮气筒上。目的是在车辆轻踩踏板制动时, HCU要求ABS保压值较高时, ABS可以快速对制动气室充气达到HCU能量回收时所需的目标压力值。
2.6 ABS线束和保险
ABS线束的作用是通过连接ABS各组件以及ABS与整车配电系统, 使ABS系统正常发挥效能;另外从ABS控制器引出CAN线与整车控制HCU的CAN线相连, 进行相互通讯。
3 ABS系统与整车的通讯
ABS与HCU通过J1939通讯协议相互通讯, 可以更好进行配合再生制动的完成, 防止出现制动力矩过大或过小。HCU发送给ABS的报文如下。
3.1 目标压力
实时发送给ABS需要调控后桥制动气室压力值。
HCU压力控制使能:发送置1报文ABS压力控制, 发送置0报文ABS不进行压力控制。即HCU满足进入能量回收工作模式的条件, 这时允许ABS调控制动气室压力;反之, 不允许。
3.2 控制报文循环计数值
初始值为1, 每发送一次报文该值加1, 255次后置1, 如果ABS不能接收到时不进行压力调控, 如CAN线物理断开等情况。
制动踏板开度:发送给ABS踏板踩下行程的信息。
3.3 ABS发送给HCU的报文
后桥左、右制动气室压力:实时发送ABS调控的制动气室的压力值。
3.4 滑移率报警
如果在制动时有抱死趋势时, ABS发送报警信息给HCU, ABS这时不参与能量回收工作;HCU这时也不进入能量回收工作模式。
3.5 ABS故障信息
发送ABS故障信息给HCU, 这时HCU不能进入能量回收工作模式, 当解除ABS故障后, 不发送故障信息时, HCU在制动时才能进入能量回收工作模式。
4 ABS在制动能量回收模式下的功能实现
在混合动力公交车进行轻柔制动时, 在满足制动能量回收模式下, HCU通过CAN总线给ABS发送目标压力信息和踏板开度信息等报文;ABS控制器控制快速充气阀对后桥制动气室充气, 并根据压力传感器信息反馈控制ABS电磁阀对制动气室目标压力值保压并及时给HCU发送相关信息报文;在整车低于5公里/小时, HCU退出能量回收模式, 取消电机制动, 同时ABS也取消对快速充气阀控制, 车辆进入传统气制动模式。整个制动能量回收过程中, ABS能随时按照HCU的要求进行调控后桥制动气室的气压, 既保证了制动能量回收的需求又保证了整车制动力的要求。
在特殊路况下, 混合动力公交车在制动能量回收模式下, 或者紧急制动时, 车轮有抱死趋势, ABS会发滑移率报警报文给HCU, 解除制动能量回收模式下的ABS工作模式, HCU收到报文后则停止能量回收, 混合公交车进入正常制动模式, 可以有效避免车辆出现抱死、侧滑、甩尾等现象。
ABS系统的零部件有故障时, 例如有一个压力传感器没有压力信号;ABS警告灯会亮且会发送报文给HCU。HCU收到报文后, 车辆制动时不进入能量回收模式。
摘要：针对混合动力公交车, 由整车控制HCU主导和防抱死系统ABS辅助配合, 按照公交车频繁轻柔制动的特点进行道路试验, 实现了制动能量最大回收和可靠性。