（武汉商学院机电工程与汽车服务学院，武汉 430056）
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。
标签：混合动力;制动能量回收;控制策略
0 前言
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。
参考文献：
[1]余志生.汽车理论[M].吉林大学出版社，2003.
[2]袭著永.混合动力电动汽车控制策略的仿真研究及优化[D].合肥工业大学，2005（05）.
[3]方泳龙.汽车制动理论与设计[M].国防工业出版社，2005.
注：本文系武汉商学院校级科研项目“混合动力汽车（HEV）制动能量回收与ABS控制策略研究”（项目编号：2014Y005）研究成果之一
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