引言

　　一種液壓式制動能量再生系統(tǒng)(HBRS)應用于對公交車動力系統(tǒng)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(xiàn)并行聯(lián)接。該系統(tǒng)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(jié)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(tǒng)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(yōu)化系統(tǒng)的操作性能。HBRS控制系統(tǒng)包括周期性任務和1個事件觸發(fā)任務，可以采用時間觸發(fā)模式設計系統(tǒng)。本文針對HBRS控制系統(tǒng)建立了實時性分析模型，分析周期性任務和觸發(fā)任務的特點，設計了基于時間觸發(fā)模式的混合式任務調度器。

　　1 系統(tǒng)方案概述

　　在液壓式制動能量再生控制系統(tǒng)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(tǒng)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(jié)都是由電子控制器集中控制自動完成的?？刂葡到y(tǒng)方案如圖1所示。

　　HBRS控制系統(tǒng)電子控制器完成3大功能：狀態(tài)檢測、有效排量決策和有效排量執(zhí)行邏輯控制。狀態(tài)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(tài)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(tǒng)使能開關及檔位開關判斷駕駛員操縱意圖，從而決定系統(tǒng)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(zhí)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(tǒng)工作模式與目標工作模式不符，則發(fā)出控制指令驅動相應開關電磁閥，使系統(tǒng)進人相應的工作模式，驅動電磁離合器電磁閥實現(xiàn)電磁離合器的結合或分離;若當前系統(tǒng)驅動電流與目標驅動電流不符，則有效排量執(zhí)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(tǒng)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。

　　2 實時系統(tǒng)建模

　　2.1 功能模塊劃分

　　功能模塊是實時系統(tǒng)的基礎研究對象，并且相關聯(lián)的功能模塊組成1個系統(tǒng)任務。在本文研究的液壓式制動能量再生控制系統(tǒng)中，共有13個功能模塊，如表1所列。表中周期功能模塊相對時間軸周期性運行，觸發(fā)模塊只有在制動能量再生和制動能量回收工作模式中運行。

　　2.2 功能模塊間的互連特征

　　HBRS控制系統(tǒng)中各功能模塊的互連特征由圖2所示，圖中箭頭表示功能模塊之間的關系(有時序關系和資源共享關系2種)，箭頭的方向表示時序，圓圈和方塊表示功能塊。圓圈的功能塊的前提條件互為與關系，方塊功能塊的前提條件是或關系，空心表示功能塊的后續(xù)操作沒有分支，實心表示功能塊具有分支，其后續(xù)功能塊的執(zhí)行由分支邏輯決定：I(x，y，z)為關系，x為前提條件，y為后續(xù)任務，z為共享資源名稱。ua為車速，Iacc為加速踏板行程，lbra為制動踏板行程Pac為蓄能器壓力，a為車輛加速度，Ivg為反饋電流。C1為電磁換向閥驅動指令，C2為電磁離合器結合/分離驅動指令，C3為變量泵馬達有效排量驅動電流指令，本系統(tǒng)使用脈寬調制方式控制調節(jié)電流。