混合動(dòng)力公交車(chē)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)ABS的作用

摘要：

針對(duì)混合動(dòng)力公交車(chē)，由整車(chē)控制HCU主導(dǎo)和防抱死系統(tǒng)ABS輔助配合，按照公交車(chē)頻繁輕柔制動(dòng)的特點(diǎn)進(jìn)行道路試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)能量最大回收和可靠性。

關(guān)鍵詞：

混合動(dòng)力；整車(chē)控制器（HCU）ABS；CAN總線(xiàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：

TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：16723198（2014）20019001

0引言

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，世界各國(guó)對(duì)改善環(huán)保和降低能源消耗呼聲日益高漲，傳統(tǒng)汽車(chē)普遍使用的燃油發(fā)動(dòng)機(jī)存在各種弊病，如油耗高、尾氣排放性能差等。雖然純電動(dòng)汽車(chē)能解決上述問(wèn)題，但是目前的電池技術(shù)阻礙了電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展應(yīng)用，所以就出現(xiàn)了混合動(dòng)力汽車(chē)，這一新能源過(guò)渡車(chē)型，預(yù)計(jì)未來(lái)30年最有潛力的車(chē)型。

混合動(dòng)力汽車(chē)（HEV，Hybrid Electric Vehicle）是指車(chē)輛同時(shí)采用兩套動(dòng)力系統(tǒng)；燃油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。由于混合動(dòng)力汽車(chē)采用兩套動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)各個(gè)控制單元之間的數(shù)據(jù)信息傳遞的實(shí)時(shí)生和可靠性也提出了很高的要求，這就是基于氣制動(dòng)商用車(chē)的混合動(dòng)力整車(chē)控制器（HCU）。

1混合動(dòng)力公交車(chē)的能量回收的工作原理及ABS的作用

為了能更加有效的利用電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，我公司參與了國(guó)內(nèi)某商用車(chē)技術(shù)中心客車(chē)開(kāi)發(fā)部聯(lián)合開(kāi)發(fā)的混合動(dòng)力公交車(chē)再生制動(dòng)能量回收系統(tǒng)，目前正進(jìn)行道路可靠性試驗(yàn)，測(cè)試整車(chē)的節(jié)油率。針對(duì)混合動(dòng)力公交車(chē)有頻繁輕柔剎車(chē)的特點(diǎn)，整車(chē)控制器HCU根據(jù)制動(dòng)踏板開(kāi)度信息，在滿(mǎn)足能量回收條件下，電機(jī)逆轉(zhuǎn)制動(dòng)進(jìn)行能量回收對(duì)電池進(jìn)行充電，但是氣壓制動(dòng)的存在阻礙了一部分能量回收且為了保證電機(jī)制動(dòng)和氣制動(dòng)力矩和要滿(mǎn)足制動(dòng)力矩安全需要，針對(duì)這種情況通過(guò)ABS系統(tǒng)的電磁閥控制制動(dòng)氣室的瞬時(shí)氣壓，就可以最大限度進(jìn)行能量回收和滿(mǎn)足制動(dòng)力矩需求。目前根據(jù)道路試驗(yàn)，在頻繁輕柔剎車(chē)的情況下，測(cè)試時(shí)節(jié)油率能達(dá)到10%以上。

2基于混合動(dòng)力公交車(chē)的ABS硬件系統(tǒng)概述

下面分析混合動(dòng)力公交車(chē)的ABS系統(tǒng)是的硬件構(gòu)成。

2.1ABS控制器

ABS控制器安裝在防水、防塵的位置，推薦在駕駛室內(nèi)，接近性要好，便于診斷。ECU工作溫度范圍：-40°C-+80℃。用外接電源為車(chē)輛充電時(shí)，要將ECU電源斷開(kāi)，防止外界高電壓損傷ECU。當(dāng)車(chē)輛需要電焊時(shí)，斷開(kāi)CEU。不得用萬(wàn)用表測(cè)量ECU。各部件的拆裝必須在停電后進(jìn)行，并保持各部件清潔、干燥。不得隨意改變保險(xiǎn)絲容量。

2.2ABS電磁閥

ABS電磁閥是ABS系統(tǒng)中的執(zhí)行組件，用于制動(dòng)壓力的控制，即減壓﹑增壓或保壓。在混合動(dòng)力系統(tǒng)中要求保壓的時(shí)間較長(zhǎng)，在臺(tái)架進(jìn)行保壓300秒測(cè)試，ABS電磁閥沒(méi)有壓力泄漏，溫升不高，可以滿(mǎn)足需要。

2.3電磁式輪速傳感器

采用通用氣制動(dòng)ABS系統(tǒng)的電磁式輪速傳感器，沒(méi)有特殊要求。

2.4電壓式壓力傳感器

壓力傳感器分別安裝在后橋兩個(gè)雙腔制動(dòng)氣室上，用于監(jiān)控兩個(gè)制動(dòng)氣室壓力。注意在初次安裝使用時(shí)，應(yīng)首先壓力標(biāo)定零點(diǎn)；車(chē)輛貯氣筒氣壓應(yīng)為8 bar，踏板踩到底時(shí)，測(cè)試的壓力數(shù)據(jù)最大值標(biāo)定為8 bar。

2.5快速充氣閥

快速充氣閥的出氣口安裝在后橋比例繼動(dòng)閥的其中一個(gè)控制氣路口，其進(jìn)氣口安裝在附近貯氣筒上。目的是在車(chē)輛輕踩踏板制動(dòng)時(shí)，HCU要求ABS保壓值較高時(shí)，ABS可以快速對(duì)制動(dòng)氣室充氣達(dá)到HCU能量回收時(shí)所需的目標(biāo)壓力值。

2.6ABS線(xiàn)束和保險(xiǎn)

ABS線(xiàn)束的作用是通過(guò)連接ABS各組件以及ABS與整車(chē)配電系統(tǒng)，使ABS系統(tǒng)正常發(fā)揮效能；另外從ABS控制器引出CAN線(xiàn)與整車(chē)控制HCU的CAN線(xiàn)相連，進(jìn)行相互通訊。

3ABS系統(tǒng)與整車(chē)的通訊

ABS與HCU通過(guò)J1939通訊協(xié)議相互通訊，可以更好進(jìn)行配合再生制動(dòng)的完成，防止出現(xiàn)制動(dòng)力矩過(guò)大或過(guò)小。HCU發(fā)送給ABS的報(bào)文如下。

3.1目標(biāo)壓力

實(shí)時(shí)發(fā)送給ABS需要調(diào)控后橋制動(dòng)氣室壓力值。

HCU壓力控制使能：發(fā)送置1報(bào)文ABS壓力控制，發(fā)送置0報(bào)文ABS不進(jìn)行壓力控制。即HCU滿(mǎn)足進(jìn)入能量回收工作模式的條件，這時(shí)允許ABS調(diào)控制動(dòng)氣室壓力；反之，不允許。

3.2控制報(bào)文循環(huán)計(jì)數(shù)值

初始值為1，每發(fā)送一次報(bào)文該值加1，255次后置1，如果ABS不能接收到時(shí)不進(jìn)行壓力調(diào)控，如CAN線(xiàn)物理斷開(kāi)等情況。

制動(dòng)踏板開(kāi)度：發(fā)送給ABS踏板踩下行程的信息。

3.3ABS發(fā)送給HCU的報(bào)文

后橋左、右制動(dòng)氣室壓力：實(shí)時(shí)發(fā)送ABS調(diào)控的制動(dòng)氣室的壓力值。

3.4滑移率報(bào)警

如果在制動(dòng)時(shí)有抱死趨勢(shì)時(shí)，ABS發(fā)送報(bào)警信息給HCU，ABS這時(shí)不參與能量回收工作；HCU這時(shí)也不進(jìn)入能量回收工作模式。

3.5ABS故障信息

發(fā)送ABS故障信息給HCU，這時(shí)HCU不能進(jìn)入能量回收工作模式，當(dāng)解除ABS故障后，不發(fā)送故障信息時(shí)，HCU在制動(dòng)時(shí)才能進(jìn)入能量回收工作模式。

4ABS在制動(dòng)能量回收模式下的功能實(shí)現(xiàn)

在混合動(dòng)力公交車(chē)進(jìn)行輕柔制動(dòng)時(shí)，在滿(mǎn)足制動(dòng)能量回收模式下，HCU通過(guò)CAN總線(xiàn)給ABS發(fā)送目標(biāo)壓力信息和踏板開(kāi)度信息等報(bào)文；ABS控制器控制快速充氣閥對(duì)后橋制動(dòng)氣室充氣，并根據(jù)壓力傳感器信息反饋控制ABS電磁閥對(duì)制動(dòng)氣室目標(biāo)壓力值保壓并及時(shí)給HCU發(fā)送相關(guān)信息報(bào)文；在整車(chē)低于5公里/小時(shí)，HCU退出能量回收模式，取消電機(jī)制動(dòng)，同時(shí)ABS也取消對(duì)快速充氣閥控制，車(chē)輛進(jìn)入傳統(tǒng)氣制動(dòng)模式。整個(gè)制動(dòng)能量回收過(guò)程中，ABS能隨時(shí)按照HCU的要求進(jìn)行調(diào)控后橋制動(dòng)氣室的氣壓，既保證了制動(dòng)能量回收的需求又保證了整車(chē)制動(dòng)力的要求。

在特殊路況下，混合動(dòng)力公交車(chē)在制動(dòng)能量回收模式下，或者緊急制動(dòng)時(shí)，車(chē)輪有抱死趨勢(shì)，ABS會(huì)發(fā)滑移率報(bào)警報(bào)文給HCU，解除制動(dòng)能量回收模式下的ABS工作模式，HCU收到報(bào)文后則停止能量回收，混合公交車(chē)進(jìn)入正常制動(dòng)模式，可以有效避免車(chē)輛出現(xiàn)抱死、側(cè)滑、甩尾等現(xiàn)象。

ABS系統(tǒng)的零部件有故障時(shí)，例如有一個(gè)壓力傳感器沒(méi)有壓力信號(hào)；ABS警告燈會(huì)亮且會(huì)發(fā)送報(bào)文給HCU。HCU收到報(bào)文后，車(chē)輛制動(dòng)時(shí)不進(jìn)入能量回收模式。