基于比例繼動閥的解耦式制動能量回收

黃壯壯 楊坤 王戈 王杰 成兆君

摘 要：針對純電動商用車在連續(xù)制動時，氣源壓力偏低會導致驅(qū)動軸耦合制動力響應(yīng)速度變慢，影響制動能量回收效率的問題，提出一種基于比例繼動閥的解耦式制動能量回收系統(tǒng)（uncoupled braking energy recovery system， URBS）方案。首先，基于比例繼動閥的遲滯特性，采用前饋-單神經(jīng)元PID控制方法，實現(xiàn)制動氣壓的準確輸出；其次，以電池SOC、車速等為約束條件，根據(jù)氣源壓力信號確定供壓模式，并制定解耦式制動能量回收控制策略；最后，基于AMESim，MATLAB/Simulink及TruckSim搭建聯(lián)合仿真平臺，選取單次制動工況與循環(huán)工況驗證了制動力耦合效果及系統(tǒng)的制動能量回收效果。結(jié)果表明，基于比例繼動閥的URBS可實現(xiàn)耦合制動力的快速響應(yīng)，達到穩(wěn)態(tài)壓力值75%的時間小于0.1 s，且在中國重型商用車行駛工況和中國重型商用車瞬態(tài)工況下有效制動能量回收率分別為10.13%，17.17%。所提URBS方案能有效提高驅(qū)動軸耦合制動力的響應(yīng)速度及耦合精度，可為純電動商用車氣壓式URBS方案設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：車輛工程；解耦式制動能量回收；比例繼動閥；單神經(jīng)元PID；遲滯補償；聯(lián)合仿真

中圖分類號：U469.72? 文獻標識碼：A? ?文章編號：1008-1542（2024）02-0131-10

Uncoupled braking energy recovery system based onproportional relay valve

HUANG Zhuangzhuang1，YANG Kun1，WANG Ge2，WANG Jie1， CHENG Zhaojun3

（1.School of Transportation and Vehicle Engineering， Shandong University of Technology， Zibo， Shandong 255000， China;2.Shandong Tangjun Ouling Automobile Manufacture Company Limited， Zibo， Shandong 255000， China;3.Shandong Institute of Metrology， Jinan， Shandong 250100， China）

Abstract：Aiming at the problem that during continuous braking of pure electric commercial vehicles， low air source pressure will lead to slower braking force response speed of drive axle coupling and affect braking energy recovery efficiency， a scheme of uncoupled braking energy recovery system （URBS） based on proportional relay valve was proposed. Firstly， based on the hysteresis characteristics of the proportional relay valve， the feed-forward-single neuron PID control method was adopted to realize the accurate output of braking air pressure. Secondly， taking the battery SOC and vehicle speed as the constraints， the pressure supply mode was determined according to the pressure signal of the air source， and the uncoupled braking energy recovery control strategy was formulated. Finally， a joint simulation platform was built based on AMESim， MATLAB/Simulink and TruckSim， and a single braking condition and cyclic conditions were selected to verify the effect of the braking force coupling and the braking energy recovery of the system. The results show that URBS based on proportional relay valve can achieve rapid response of coupled braking force， with the time of less than 0.1 second to reach 75% of steady-state pressure value. The effective braking energy recovery rates under CHTC-HT（China heary-duty commercial vehicle test cycle for heavy truck） and C-WTVC（China world transient vehicle cycle） conditions are 10.13% and 17.17%， respectively. The proposed URBS scheme can effectively improve the response speed and coupling accuracy of coupled braking force of the drive axle， and can provide reference for the design of pneumatic URBS schemes for pure electric commercial vehicles.

Keywords：vehicle engineering; uncoupled braking energy recovery system; proportional relay valve; single neuron PID; hysteresis compensation; joint simulation

“雙碳”背景下，電動化已成為現(xiàn)階段商用車的主要發(fā)展方向之一，而制動能量回收對提高整車能量利用率具有重要意義[1-3]。解耦式制動能量回收系統(tǒng)（uncoupled braking energy recovery system， URBS）在原有制動系統(tǒng)上加裝解耦裝置，即可實現(xiàn)再生制動力與機械制動力的精確耦合，同時可優(yōu)先采用電機制動力，有效提高制動能量回收效率[4-5］。在傳統(tǒng)氣壓制動系統(tǒng)中，通過繼動閥可有效縮短壓力建立時間，但其動態(tài)特性復雜，且閥的開閉依靠氣壓控制，響應(yīng)速度慢。而電控制動系統(tǒng)（electronically controlled brake system， EBS）采用比例繼動閥，在電控模式下能進一步縮短壓力建立時間與制動響應(yīng)時間[6-7]，同時保留了氣控模式，可實現(xiàn)制動備份功能。此外，理論上比例繼動閥的輸入與輸出間存在線性關(guān)系，相較于開關(guān)閥可準確輸出制動氣壓，若將其應(yīng)用于URBS，可提高制動力耦合精度，同時具備制動備份功能，保證了車輛的制動安全性。實際中，比例繼動閥會受到氣體的可壓縮性、閥體內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異以及閥芯運動時的摩擦力等因素影響，存在明顯的遲滯特性，為實現(xiàn)比例繼動閥的準確控制，必須對其遲滯特性進行補償。

針對比例繼動閥遲滯特性的補償控制研究，韓正鐵等[8]和HAN等[9]建立了比例繼動閥的數(shù)學模型，并提出一種結(jié)合滯環(huán)補償?shù)腜ID控制算法，可對比例繼動閥的遲滯特性進行有效補償；李靜等[10]提出一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和PID交互的控制算法，與傳統(tǒng)PID控制算法相比，可顯著提高比例繼動閥的壓力響應(yīng)速度與控制精度。YOU等[11]采用前饋補償結(jié)合積分抗飽和的PI控制，有效消除了比例繼動閥輸出氣壓的穩(wěn)態(tài)誤差。針對比例繼動閥對整車性能影響的研究，游牟捷[12]將比例繼動閥作為制動能量回收系統(tǒng)的氣壓調(diào)節(jié)模塊，通過硬件在環(huán)試驗研究了其對車輛制動平順性及舒適性的影響。劉文濤等[13]、LI等[14]利用硬件在環(huán)試驗，對比例繼動閥在不同制動強度下的壓力控制效果及制動平順性進行了驗證，發(fā)現(xiàn)相較于電磁開關(guān)閥，比例繼動閥在壓力調(diào)節(jié)及車輛制動平順性方面更具優(yōu)勢。上述對整車性能影響的研究均基于前饋結(jié)合積分抗飽和PI控制，對比例繼動閥應(yīng)用于制動能量回收系統(tǒng)的優(yōu)勢進行了研究，并未考慮純電動商用車在連續(xù)制動時因氣源壓力降低導致的耦合制動力響應(yīng)速度慢、耦合精度低等問題。

為解決現(xiàn)有URBS在連續(xù)制動時因氣源壓力偏低造成驅(qū)動軸耦合制動力響應(yīng)速度慢的問題，提出一種基于比例繼動閥的URBS方案，并基于比例繼動閥的遲滯特性，采用前饋-單神經(jīng)元PID實現(xiàn)對比例繼動閥的準確控制，以電池SOC、車速等為約束條件制定解耦式制動能量回收控制策略，并通過AMESim，MATLAB/Simulink及TruckSim搭建聯(lián)合仿真平臺，對基于比例繼動閥的URBS的可行性及制動能量回收的有效性進行驗證。

1 基于比例繼動閥的URBS方案

比例繼動閥作為EBS的關(guān)鍵部件，具有應(yīng)用于解耦式制動能量回收系統(tǒng)的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在：1）比例繼動閥能有效縮短制動壓力響應(yīng)時間；2）通過加裝壓力傳感器及制定相應(yīng)控制算法即可實現(xiàn)再生制動力矩與機械制動力矩的解耦，制動系統(tǒng)的改動難度較小。所提出的基于比例繼動閥的URBS方案如圖1所示，該方案在原有氣壓ABS電磁閥的URBS上增加了副儲氣罐、開關(guān)閥和疊加式單向閥等部件，并將前、后軸原有繼動閥替換為比例繼動閥，使得驅(qū)動軸制動氣路具有2個獨立的高壓氣源和雙回路結(jié)構(gòu)，在制動能量回收時，可由較高氣壓的氣源為驅(qū)動輪制動氣室提供壓力，有效解決因氣源壓力低帶來的制動壓力響應(yīng)速度慢等問題，并可提高制動力響應(yīng)速度與輸出精度。同時，若比例繼動閥的電控模式失效，其具備的傳統(tǒng)氣控模式仍可滿足車輛的制動需求，能保證車輛的制動安全性。

基于比例繼動閥的URBS主要由制動閥（1）、主儲氣罐（2）、副儲氣罐（3）、空氣壓縮機（4）、開關(guān)閥（5）、疊加式單向閥（6）、比例繼動閥（7， 26）、三通閥（8， 21）、ABS電磁閥（9， 16， 20， 25）、制動氣室（10，15，19，24）、壓力傳感器（11， 14， 18， 23）、輪速傳感器（12， 13， 17， 22）、踏板位移傳感器（27）、制動控制器、整車控制器（vehicle control unit， VCU）、電池系統(tǒng)及電機系統(tǒng)等組成，除比例繼動閥、副儲氣罐、開關(guān)閥、疊加式單向閥外，其余均為原車已有部件。壓力傳感器負責測量各制動氣室的制動壓力，以實現(xiàn)前后軸制動力以及電機與后軸制動力的分配，壓力信號通過低壓線束傳給VCU。輪速傳感器負責測量車輪的速度，輪速信號由低壓線束傳給制動控制器；比例繼動閥用于調(diào)節(jié)前、后軸的機械制動力矩，ABS電磁閥可調(diào)節(jié)各輪的機械制動力矩，二者均通過低壓線束與制動控制器相連；制動控制器根據(jù)制定的控制算法輸出相應(yīng)控制信號，可分別控制比例繼動閥與ABS電磁閥實現(xiàn)對制動力矩的調(diào)節(jié)。電機控制器（motor control unit， MCU）、電池管理系統(tǒng)（battery management system， BMS）、制動控制器與VCU之間通過CAN總線連接。

理論上比例繼動閥的輸出與輸入呈線性關(guān)系，相較于ABS電磁開關(guān)閥，比例繼動閥的輸出氣壓更為精確，有利于機械制動力與再生制動力的耦合。因此在制動能量回收時，選擇比例繼動閥作為調(diào)壓模塊，ABS電磁閥僅在緊急制動時工作，可有效提高整車經(jīng)濟性與制動安全性。

2 比例繼動閥的前饋-單神經(jīng)元PID控制

AMESim是氣壓、液壓領(lǐng)域常用的仿真軟件，其采用鍵合圖的建模方法，可方便、準確地建立出多學科領(lǐng)域的系統(tǒng)模型?；诒壤^動閥的結(jié)構(gòu)及工作原理[8，10]，利用AMESim建立的比例繼動閥仿真模型如圖2所示。

比例繼動閥因具有非線性、參數(shù)不確定的特點，通常采用PID控制，但存在遲滯特性無法得到有效補償?shù)膯栴}，結(jié)合前饋補償?shù)腜ID控制可實現(xiàn)對遲滯特性的有效補償，但其對于不同范圍氣壓的適應(yīng)性較差，存在較明顯的穩(wěn)態(tài)誤差。單神經(jīng)元PID具有自學習和自適應(yīng)能力，且該控制方法魯棒性強、結(jié)構(gòu)簡單，能夠克服PID控制隨動性差的缺點[15-16]，可針對比例繼動閥因系統(tǒng)非線性及參數(shù)不確定而難以準確控制的問題提供更好的解決方案。因此，本文采用前饋-單神經(jīng)元PID控制比例繼動閥，對遲滯特性進行補償，其原理見圖3。

圖3中，r（k）為目標氣壓值，p（k）為實際輸出氣壓值，u（k）為電流信號，狀態(tài)轉(zhuǎn)換輸出的x1（k），x2（k）和x3（k）為單神經(jīng)元學習所需的狀態(tài)量。

x1（k）=r（k）-p（k）=e（k），x2（k）=e（k）-e（k-1），x3（k）=e（k）-2e（k-1）+e（k-2）。（1）

單神經(jīng)元PID控制可通過調(diào)節(jié)權(quán)重系數(shù)完成PID參數(shù)的自適應(yīng)整定，采用有監(jiān)督的Hebb學習規(guī)則[17-18]，其控制算法及學習規(guī)則為

u（k）=u（k-1）+K∑3i=1w′i（k）xi（k），（2）

w′i（k）=wi（k）∑3i=1|wi（k）|，（3）

w1（k）=w1（k-1）+ηIe（k）u（k）x1（k），w2（k）=w2（k-1）+ηPe（k）u（k）x2（k），w3（k）=w3（k-1）+ηDe（k）u（k）x3（k），（4）

式中：K為單神經(jīng)元比例系數(shù)，K>0；wi（k）為xi（k）對應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，i=1，2，3；ηI，ηP和ηD分別為積分、比例、微分系數(shù)的學習速率。

為驗證前饋-單神經(jīng)元PID對比例繼動閥的靜態(tài)控制效果，在0.4和0.6 MPa階躍工況下，將前饋-單神經(jīng)元PID與傳統(tǒng)PID、前饋-PID、前饋-模糊PID控制進行了對比，分別如圖4 a）、圖4 b）所示。在0.4 MPa階躍工況下，基于PID和前饋-PID控制的輸出氣壓具有明顯的超調(diào)，且達到穩(wěn)態(tài)時輸出氣壓與目標值間存在明顯誤差，分別為0.012和0.029 MPa；基于前饋-模糊PID控制下的輸出氣壓雖超調(diào)較小，但其在接近穩(wěn)態(tài)時與目標值間存在誤差，如0.31 s時輸出氣壓為0.384 MPa，與目標值間的誤差為0.016 MPa，而基于前饋-單神經(jīng)元PID控制的輸出氣壓達到穩(wěn)態(tài)時與目標值間的誤差僅為0.003 MPa。在0.6 MPa階躍工況下，基于PID和前饋-PID控制的穩(wěn)態(tài)誤差分別為0.010和0.034 MPa；基于前饋-模糊PID控制下的輸出氣壓在接近穩(wěn)態(tài)時仍與目標值間存在誤差，在0.55 s時誤差降至0.005 MPa，而基于前饋-單神經(jīng)元PID的輸出氣壓與目標氣壓間的穩(wěn)態(tài)誤差為0.002 MPa，且達到穩(wěn)態(tài)的速度優(yōu)于其他控制。通過對比可以看出，基于前饋-單神經(jīng)元PID的控制效果相較于其他3種控制方法具有明顯優(yōu)勢，穩(wěn)態(tài)誤差得到有效降低，且相較于靜態(tài)增壓特性達到穩(wěn)態(tài)壓力值75%的時間減小0.02 s，前饋-單神經(jīng)元PID控制可實現(xiàn)輸出壓力的準確控制，并提高了輸出氣壓的響應(yīng)速度。

為驗證前饋-單神經(jīng)元PID對比例繼動閥的動態(tài)控制效果，在連續(xù)階梯增減壓工況下，將前饋-單神經(jīng)元PID與前饋-PID、前饋-模糊PID控制效果進行對比，如圖5所示。在前饋-PID控制下，輸出氣壓在0.8 MPa時可實現(xiàn)對目標壓力值的準確跟隨，但在低壓范圍內(nèi)對目標壓力值的跟隨效果較差，目標氣壓為0.1 MPa時，增減壓過程中的最大穩(wěn)態(tài)誤差為0.036 MPa；在前饋-模糊PID控制下，目標壓力的跟蹤效果良好，相較于前饋-PID，臺階處的穩(wěn)態(tài)誤差明顯降低，但在達到目標壓力值初期，存在一定超調(diào)，超調(diào)量最大為10%；而在前饋-單神經(jīng)元PID控制下，比例繼動閥的輸出壓力可實現(xiàn)對目標壓力變化趨勢及數(shù)值的準確跟隨，差值最大為0.002 MPa，前饋-單神經(jīng)元PID可實現(xiàn)對比例繼動閥的準確控制。

3 解耦式制動能量回收策略

前后軸制動力的不合理分配會對車輛制動時的方向穩(wěn)定性及路面附著系數(shù)的利用程度產(chǎn)生影響，可能會出現(xiàn)前輪先抱死、后輪先抱死或者前后輪同時抱死3種情況。前后輪同時抱死時，既可保證車輛制動時的方向穩(wěn)定性，又能提高路面附著系數(shù)的利用率，此時對應(yīng)的制動力分配曲線為I曲線[19]，可由式（5）表示。

Fbr=12Ghgb2+4hgLGFbf-（Gbhg+2Fbf），（5）

式中：Fbr為后軸制動力；Fbf為前軸制動力；G為車輛重力；hg為質(zhì)心高度；a，b分別為質(zhì)心到前、后軸的距離；L為軸距。

在保證車輛制動安全的前提下，將更多的制動力分配給驅(qū)動軸可有效提高整車制動能量回收效率[20-21]。前后軸制動力分配曲線如圖6所示：當z≤0.1時，為回收更多的制動能量，按OA線分配，即僅由后軸提供總需求制動力；當0.1＜z≤0.2時，按AB線分配制動力，前軸制動力占比逐漸增加；當z>0.2時，為確保整車的制動安全性，前后軸按照I曲線分配制動力。

制定的解耦式制動能量回收控制策略流程如圖7所示，圖中：PedalB_S為制動踏板位移，該信號由踏板位移傳感器輸出；ABS_active為ABS觸發(fā)標志位；Switch_active為開關(guān)閥觸發(fā)標志位；SOC為電池荷電狀態(tài)；v為車速；Fbra為總需求制動力；Fbf為前軸需求制動力；Fbr為后軸需求制動力；Fmor為再生制動力；Fm_max為最大再生制動力；Fbr_me為后軸機械制動力；F0為z=0.1時的后軸制動力閾值。當PedalB_S≤0時，URBS退出；當ABS_active為1時，表明ABS功能被觸發(fā)，考慮到車輛的制動安全此時退出制動能量回收模式。當SOC<90%且v>10 km/h時，允許開啟制動能量回收模式。當z＜0.7時，若主儲氣罐壓力信號小于需求壓力信號時，Switch_active=1，此時開關(guān)閥為導通狀態(tài)，驅(qū)動軸制動氣路此時變?yōu)殡p回路供壓，Switch_active=0時，開關(guān)閥為關(guān)閉狀態(tài)；電機輸出最大再生制動力，若其無法滿足后軸需求制動力，則不足部分由后軸機械制動力補充；當z≥0.7時，為保證汽車的制動安全，制動能量回收模式關(guān)閉，僅由機械制動力提供總需求制動力。

為衡量解耦式制動能量回收系統(tǒng)的制動能量回收效果，采用有效制動能量回收率λ作為制動能量回收效果的評價指標[22]，見式（6）。

λ=EbEz ，（6）

式中：Eb為制動過程中回收的能量；Ez為整車消耗的能量。

制動氣室輸出氣壓與制動力矩之間的關(guān)系[23]如下：

Tp=kpP ，（7）

式中：Tp為氣壓制動力矩；kp為比例系數(shù)，由試驗標定得到；P為制動氣室中的氣體壓力。

4 仿真結(jié)果分析

為驗證基于比例繼動閥的URBS方案的可行性及經(jīng)濟性，電池初始SOC設(shè)為90%，路面附著系數(shù)設(shè)為0.8。車輛及主要部件參數(shù)如表1所示?；贏MESim，MATLAB/Simulink及TruckSim搭建聯(lián)合仿真平臺，其原理如圖8所示。

考慮到中國重型商用車行駛工況（China heavy-duty commercial vehicle test cycle for heavy truck，CHTC-HT）、中國重型商用車瞬態(tài)工況（China world transient vehicle cycle，C-WTVC）中制動強度大于0.1的工況區(qū)間較少，為驗證制動強度大于0.2時基于比例繼動閥的URBS可行性及控制策略的有效性，選取初始車速為65 km/h的單次制動工況和CHTC-HT與C-WTVC工況進行驗證。

4.1 單次制動工況下的制動能量回收效果驗證

為驗證解耦式制動能量回收控制策略的有效性及制動力的耦合效果，選擇制動強度為0.5的單次制動工況，車速變化如圖9所示。

當制動強度大于0.2時，前后軸制動力按照I曲線分配。在1.0 s時車輛開始減速，前、后軸輸出氣壓及制動力矩變化分別如圖10、圖11所示。通過安裝比例繼動閥，前軸能準確跟蹤目標氣壓值，達到穩(wěn)態(tài)壓力值75%的時間為0.09 s；減壓過程中輸出氣壓在4.90 s降至0，滯后時間小于0.19 s。后軸制動力矩由再生制動力矩與機械制動力矩共同提供。在3.61 s時。SOC達到閾值，制動能量回收模式關(guān)閉，再生制動力矩變?yōu)?，此時由前、后軸機械制動力矩提供需求制動力矩。

單次制動工況下有、無制動能量回收時的電池SOC變化如圖12所示，初始車速為65 km/h，SOC由90%逐漸降低，在1.0 s時，車輛開始減速，無制動能量回收時的電池SOC保持為89.995%不再變化；有制動能量回收時的電池SOC逐漸增加，至3.61 s時達到SOC閾值90.000%，此時關(guān)閉制動能量回收，在制動強度為0.5的單次制動工況下，基于比例繼動閥的URBS可實現(xiàn)制動能量的有效回收。

4.2 循環(huán)工況下的制動能量回收效果驗證

為驗證基于比例繼動閥的URBS可行性及控制策略的有效性，選取CHTC-HT與C-WTVC工況進行驗證。以CHTC-HT工況為例，對工況過程進行具體分析。在CHTC-HT工況中，制動強度大于0.1的工況區(qū)間較少，因此車輛制動時多處于制動能量回收模式，車速變化如圖13所示，實際車速可準確跟隨目標車速，這表明基于比例繼動閥的URBS可滿足車輛對制動壓力的調(diào)節(jié)需求。

制動能量回收過程中，后軸實際制動力矩由機械制動力矩與再生制動力矩耦合組成。圖14為1 752～1 759 s時的后軸制動力矩變化曲線，由圖14可知，實際制動力矩可準確跟蹤需求制動力矩的變化。在1 752.6 s出現(xiàn)超調(diào)，超調(diào)量為509.9 N·m，超調(diào)時間小于0.1 s；在1 752.5～1 755.9 s，1 757.0～1 757.7 s內(nèi)再生制動力矩無法獨自滿足制動力矩需求，由機械制動力矩與再生制動力矩耦合滿足制動力矩需求；1 757.7 s后，再生制動力矩可獨自滿足需求制動力矩，后軸制動力矩僅由電機提供。

安裝于后軸的比例繼動閥輸出氣壓變化如圖15所示，輸出壓力可準確跟隨目標壓力的變化。制動氣壓滯后會導致制動拖滯，若滯后時間過長，會造成制動盤過熱，影響制動效能。在1 755.9 ～1 756.1 s，輸出壓力由0.052 MPa降至0 MPa，滯后時間小于0.3 s，可滿足車輛制動需求。前饋-單神經(jīng)元PID控制下的比例繼動閥可準確輸出制動壓力，滿足解耦式制動能量回收系統(tǒng)的壓力調(diào)節(jié)需求。

CHTC-HT，C-WTVC工況下的電池SOC變化分別如圖16 a）、圖16 b）所示，在1 800 s時，CHTC-HT工況下有制動能量回收時的電池SOC為85.29%，無制動能量回收時的電池SOC為84.76%；在C-WTVC工況下有制動能量回收時的電池SOC為84.79%，無制動能量回收時的電池SOC為83.71%。

2種行駛工況的能量變化如圖17所示。在CHTC-HT工況中整車消耗總能量為41.18 MJ，制動過程中電池回收的能量為4.17 MJ，有效制動能量回收率為10.13%；在C-WTVC工況中整車消耗總能量為49.45 MJ，制動過程中電池回收的能量為8.49 MJ，有效制動能量回收率為17.17%。

通過初始車速為65 km/h的單次制動工況與CHTC-HT，C-WTVC工況的驗證，基于比例繼動閥的URBS方案可提高耦合制動力的響應(yīng)速度，制動壓力達到穩(wěn)態(tài)壓力值75%的時間小于0.1 s，同時采用前饋-單神經(jīng)元PID控制的比例繼動閥可準確輸出氣壓制動力，且能滿足解耦式制動能量回收系統(tǒng)的壓力調(diào)節(jié)需求。在制定的解耦式制動能量回收控制策略下，該系統(tǒng)能實現(xiàn)制動能量的有效回收，可提高純電動商用車的能量利用率。

5 結(jié) 語

為解決純電動商用車在連續(xù)制動時因氣源壓力過低造成耦合制動力響應(yīng)速度慢、影響制動能量回收效率的問題，針對基于比例繼動閥的純電動商用車URBS方案進行了研究，主要結(jié)論如下。

1）在基于ABS電磁閥的URBS基礎(chǔ)上提出了一種基于比例繼動閥的URBS方案，通過對原有氣路的改裝，使驅(qū)動軸制動氣路具備2個獨立高壓氣源以及雙回路結(jié)構(gòu)，能有效提高耦合制動力的響應(yīng)速度與耦合精度，并可使系統(tǒng)具備制動備份功能。

2）遲滯特性會造成比例繼動閥響應(yīng)滯后、輸出氣壓存在穩(wěn)態(tài)誤差等問題，影響整車經(jīng)濟性及制動舒適性，通過采用前饋-單神經(jīng)元PID控制，自適應(yīng)調(diào)整權(quán)重系數(shù)，可實現(xiàn)輸出氣壓的準確控制，有效補償了系統(tǒng)的遲滯特性。

3）在電池SOC、車速等約束條件下，以氣源壓力信號確定供壓模式，制定了解耦式制動能量回收控制策略，并對基于比例繼動閥的URBS方案的可行性及經(jīng)濟性進行仿真驗證。結(jié)果表明，基于比例繼動閥的URBS方案可有效提高耦合制動力的響應(yīng)速度與耦合精度，能夠?qū)崿F(xiàn)制動能量的有效回收，在CHTC-HT與C-WTVC工況下，有效制動能量回收效率分別為10.13%和17.17%。

本文僅是以整車固定載荷制定前后軸制動力分配規(guī)則，為保證車輛在不同載荷條件下的安全性，未來應(yīng)考慮車輛載荷識別以及車輛發(fā)生側(cè)滑等情況。

參考文獻/References：

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責任編輯：馮民

基金項目：國家自然科學基金（51605265）；山東省重點研發(fā)計劃資助項目（2018GGX105010）

第一作者簡介：黃壯壯（1998—），男，山東德州人，碩士研究生，主要從事新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)及動力學控制方面的研究。

通信作者：楊坤，教授。E-mail：yangkun_sdut@163.com黃壯壯，楊坤，王戈，等.基于比例繼動閥的解耦式制動能量回收［J］.河北科技大學學報，2024，45（2）：131-140.HUANG Zhuangzhuang，YANG Kun，WANG Ge，et al.Uncoupled braking energy recovery system based on proportional relay valve［J］.Journal of Hebei University of Science and Technology，2024，45（2）：131-140.