液壓制動能量再生系統的電子控制系統設計

摘要：基于時間觸發模式的混合調度器理論，設計了液壓式制動能量再生系統(HBRS)的電子控制系統。建立功能模塊模型，在對各功能模塊的瞬時特征和互聯特征分析的基礎上劃分了系統任務，并設計了調度器任務運行時序。最后通過仿真驗證了調度器的正確性。
關鍵詞：時間觸發模式；液壓式制動能量再生系統；電子控制單元；調度器

引言
一種液壓式制動能量再生系統(HBRS)應用于對公交車動力系統的改造。由電磁離合器、液壓泵馬達和液壓蓄能器以及相關的機械裝置和油路構成的車輛制動能量回收再生裝置，通過分動箱與公交車動力傳動裝置實現并行聯接。該系統將公交車制動時的動能轉換為蓄能器的液壓能儲存，并在車輛加速起步時將液壓能轉換為車輛的動能，從而達到節能減排的目的。
HBRS采用液壓蓄能器作為能量存儲元件。由于液壓蓄能器自身能量存儲的特點決定了系統工作特性的非線性，采用電子控制單元實時調整變量液壓泵馬達的有效排量可以優化系統的操作性能。HBRS控制系統包括周期性任務和1個事件觸發任務，可以采用時間觸發模式設計系統。本文針對HBRS控制系統建立了實時性分析模型，分析周期性任務和觸發任務的特點，設計了基于時間觸發模式的混合式任務調度器。

1 系統方案概述
在液壓式制動能量再生控制系統中，駕駛員通過操縱加速踏板和制動踏板來表達加速或減速意圖。而液壓系統中電磁方向閥的通斷、電磁離合器的結合／分離以及變量泵馬達的有效排量的調節都是由電子控制器集中控制自動完成的。控制系統方案如圖1所示。

HBRS控制系統電子控制器完成3大功能：狀態檢測、有效排量決策和有效排量執行邏輯控制。狀態檢測模塊根據傳感器數據計算當前車速、制動踏板行程、加速踏板行程、蓄能器壓力，并根據車速進行微分得到車輛加速度，然后將這些狀態信息傳遞給有效排量決策模塊。有效排量決策模塊根據制動踏板開關、加速踏板開關和系統使能開關及檔位開關判斷駕駛員操縱意圖，從而決定系統工作模式(制動能量回收模式、制動能量再生模式、制動能量保持模式或強制泄壓模式)。有效排量執行邏輯控制模塊根據車速、車輛加速度和制動踏板位置或加速踏板位置查詢最佳有效排量驅動電流匹配表，得到目標驅動電流參數，并根據車輛加速度對驅動電流做微調。如果當前系統工作模式與目標工作模式不符，則發出控制指令驅動相應開關電磁閥，使系統進人相應的工作模式，驅動電磁離合器電磁閥實現電磁離合器的結合或分離；若當前系統驅動電流與目標驅動電流不符，則有效排量執行邏輯控制模塊調整驅動電流以驅動液壓泵馬達排量調整機構，完成系統工作模式各個電磁閥的驅動和液壓泵馬達有效排量調整電流的控制。