混合动力城市客车串联式制动能量回馈技术

第４５卷第６期２００９年６月

机械工程学报

ＪＯＵＲＮＡＬ０ＦＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ

Ｖ０１．４５ＮＯ．６

Ｊｕｎ．２００９

ＤｏＩ：１０．３９０１／ＪＭＥ．２００９．０６．１０２

混合动力城市客车串联式制动能量回馈技术水

张俊智薛俊亮陆欣李波张鹏君

（清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京１０００８４）

摘要：设计出一种新型的制动能量回馈系统及相应控制策略从而显著降低混合动力城市客车的油耗并保证车辆的制动安全。以某型混合动力城市客车为研究对象，基于开关阀和制动防抱系统（Ａｎｔｉ．１０ｃｋｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ＡＢＳ）、驱动电动机以及蓄电池储能装置设计出一种新型串联式制动能量回馈系统，实现气压制动力和回馈制动力的协调控制、ＡＢＳ系统与回馈制动系统的协调控制；基于Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件建立制动能量回馈系统的仿真模型，对制动能量回收系统在不同控制策略下进行中国典型城市公交循环的仿真分析；在基于ｄＳＰＡＣＥ实时硬件平台及制动系统硬件组成的制动能量回馈试验台架上，测试分析回馈制动力与气压制动力以及ＡＢＳ系统的协调控制关系。结果表明，所研发的制动能量回馈系统安全可靠，ＡＢＳ系统能够独立工作而不受新增系统的影响；回馈制动力与摩擦制动力能很好地调节，最大限度地发挥能量回馈能力；能量回馈效果显著，中国典型城市公交循环的制动能量回收率在５０％以上。

关键词：制动能量回馈系统混合动力城市客车协调控制气压制动制动防抱系统

中图分类号：Ｕ４６９

ＳｅｒｉｅｓＲｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅＢｒａｋｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒＨｙｂｉｒｄＥｌｅｃｔｒｉｃＢｕｓｅｓ

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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｎｄｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｆｕｅｌｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｈｙｂｒｉｄｅｌｅｃｔｒｉｃｂｕｓｅｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙａｎｄｅｎｓｕｒｅｂｒａｋｅｓａｆｅｔｙ．Ａｎｅｗｓｅｒｉｅｓｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂａｓｅｄｏｎｈｉｇｈｓｐｅｅｄｓｗｉｔｃｈｖａｌｖｅ，ＡＢＳ，ｄｒｉｖｉｎｇｍｏｔｏｒ，ａｎｄｂａＲｅｒｙｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｄｅｖｉｃｅｆｏｒｔｈｅｓａｋｅｏｆｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｌｙｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｅｔｗｅｅｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｂｒａｋｉｎｇａｎｄｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｂｒａｋｉｎｇ，ａｎｄｂｅｔｗｅｅｎＡＢＳａｎｄＲＢＳ．Ａｌｌｔｈｅｓｅａｒｅｄｏｎｅｏｎａｓｅｒｉｅｓｈｙｂｒｉｄｅｌｅｃｔｒｉｃｂｕｓ．ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｏｂｊｅｃｔｅｄｂｕｓｗｉｔｈｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｂｕｉｌｔｂｙｕｓｉｎｇＭａｔｌａｂ／ＳｉｍｕｌｉｎｋｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄｓｉｍｕｌａｔｅｄｏｎＣｈｉｎｅｓｅｔｙｐｉｃａｌｃｉｔｙｂｕｓｄｒｉｖｉｎｇｃｙｃｌｅ；ＴｅｓｔｂｅｄｏｆｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｂｕｉｌｔｗｉｔｈｄＳＰＡＣＥａｎｄｈａｒｄｗａｒｅｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌａｉｒｂｒａｋｅｓｙｓｔｅｍ，ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌｂｅｔｗｅｅｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｂｒａｋｉｎｇａｎｄｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｂｒａｋｉｎｇ，ａｎｄｂｅｔｗｅｅｎＡＢＳａｎｄＲＢＳａｒｅｔｅｓｔｅｄｏｎｔｈｅｔｅｓｔｂｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｓａｆｅｉｎｂｒａｋｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ＡＢＳｃａｎｗｏｒｋｗｅｌｌｗｉｔｈｏｕｔｂｅｉｎｇｄｉｓｔｕｒｂｅｄｂｙＲＢＳ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｂｒａｋｉｎｇａｎｄｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｂｒａｋｉｎｇａｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙｒｅｌａｔｅｔｏｔｈｅｃｏｍｍａｎｄｏｆｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ，ｔｈｕｓｃｏｍｐｅｔｅｎｃｅｏｆＲＢＳｃａｌｌｂｅｅｘｐｌｏｉｔｅｄｆａｒｔｈｅｓｔ；ａｎｄｆｕｅｌｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｃａｎｂｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｅｃｒｅａｓｅｄ，ｍｏｒｅｔｈａｎｈａｌｆｏｆｔｈｅｂｕｓ’Ｓｋｉｎｅｔｉｃｅｎｅｒｇｙ（ｅｘｃｅｐｔｆｏｒｔｈｅｒｏｌｌｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ａｉｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｏｔｈｅｒｆｒｉｃｔｉｏｎ）ＣａｎｂｅｒｅｃｏｖｅｒｅｄｏｎＣｈｉｎｅｓｅｔｙｐｉｃａｌｃｉｔｙｂｕｓｄｒｉｖｉｎｇｃｙｃｌｅ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＲｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍＨｙｂｒｉｄｅｌｅｃｔｒｉｃｂｕｓｅｓＣｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌＡｉｒｂｒａｋｉｎｇＡｎｔｉ－ｌｏｃｋ

ｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍ

０前言

汽车在制动过程中其机械能大部分通过制动器的摩擦转化为热能消耗掉。制动能量回馈技术是

＋国家高技术研究发展计划（８６３计划，２００６ＡＡｌｌＡｌ０２，２００６ＡＡｌｌＡｌ８５）资助项目。２００８０６２４收到初稿，２００９０１２６收到修改稿指汽车减速或制动时将其中一部分机械能转化为其他形式的能量，并加以再利用的技术［１】。因此，研究制动能量回馈技术对于降低汽车能耗，缓解能源危机和环境压力具有重要意义。

制动能量回馈控制策略主要分为两类：并联式和串联式控制策略。前者对原有摩擦制动力不做调节，回馈制动力附加在原有摩擦制动力上共同实现

万方数据