混合动力系统中多级斜盘式柱塞气泵的结构优化与实验研究

摘要

环境和能源问题，特别是环境问题是新能源车辆发展的主要推动力，制动能回收技术也被广泛研究[1]。气动混合动力汽车是对混合动力车辆的一种新型尝试，采用高压储气罐、斜盘式气泵、耦合器等气动元件作为储能及能量转换的元件，借助气体压缩性高的特点，能够充分回收汽车因为摩擦制动消耗的能量，同时将这部分能量储存起来，当汽车启动时再加以使用。本文提出了一种并联式气动式混合动力系统，同时对其主要的二次元件—斜盘式气泵进行结构设计与实验研究，主要进行了以下工作：
　　1.对近些年来国内外混合动力技术的发展情况查阅了大量的文献资料，分析了国内外的研究现状，阐述了当前主流的混合动力技术（液压混合动力技术、电混合动力技术、飞轮储能式技术）的特点和优势。
　　2.在2013年法国标志雪铁龙PSA公司研发的空气混合动力驱动系统的构造基础上，设计了一种新型的并联式气动制动能回收系统，并对其主要元器件进行了基本选型。
　　3.气泵是气动式系统中主要二次元件，本文中设计了一种多级斜盘式柱塞式气泵，具有体积小、重量轻、高压缩比、噪声小等优点，对其进行了运动特性和热力学特性分析，为后续的实验工作打下了理论基础。
　　4.建立发动机、离合器、传动机构、耦合器等气动混合动力车辆上主要元器件的数学模型，在中型车辆的基本参数下，运用MATLAB软件分析了三个关键参数：高压储气罐容积、高压储气罐预存压力及气动泵/马达排量对车辆辅助制动性能的影响，计算得出该系统的制动回收效率可达20％左右。
　　5.设计制造了用于实验的多级斜盘式柱塞气动泵/马达样机，提出了气动泵/马达的实验方案，对主要元器件进行设计与购置，搭建了实验平台，通过试验来分析气动式制动能回收系统中的性能，初步验证了前文所建立的理论模型、仿真模型的正确性。
　　综上所述，本文在气动式制动能回收系统及斜盘式气泵进行了较为深入的研究，通过数学模型的建立、软件搭建仿真分析和实验研究,验证了斜盘式气泵的性能和系统的可行性，对气动式混合动力技术推广和应用具有一定指导意义。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 混合动力技术的分类及特点

1.3 混合动力技术研究现状

1.4 气动混合动力技术优势与不足

1.5 气动混合动力汽车的关键技术

1.6 本课题研究的主要内容

2 气动混合动力结构分析及选型

2.1 气动混合动力系统的整体结构

2.2 气动混合动力系统元件的选型

2.3 气动系统的再生制动控制

2.4 本章小结

3 多级斜盘式柱塞气泵的结构设计及性能分析

3.1 气动泵结构设计优化

3.2 多级斜盘式气泵再设计的结构及参数

3.3 气动泵的配件结构设计

3.4 多级斜盘式气泵的特性分析

3.5 本章小结

4 气动混合动力系统模型建立与分析

4.1 整车数学模型

4.2 多级斜盘式气泵在混合动力系统中的模型

4.3 混合动力系统其余元器件的模型

4.4 车辆制动系统模型

4.5 气动混合动力系统仿真分析

4.6 本章小结

5 气动系统及斜盘式气泵的实验研究

5.1 试验台的搭建及实验原理图

5.2 气动式制动能回收技术的实验结果

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文工作总结

6.2 创新点

6.3 展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

个人简历

在学期间发表的学术论文与研究成果