功率分流式机液混合传动特性研究

摘要

随着汽车行业的飞速发展，汽车保有量逐年增加，节能与环保成为汽车发展的主要趋势，再加上驾驶平顺性要求，使汽车传动形式的优化升级成为研究的热点。纯电动传动与机电混合传动在乘用车方面大范围拓展，机械液压混合传动却停留在工程车辆与特种车辆领域，且适用机液混合传动的运输车辆在传动优化领域相对空白。因此本项目在查阅大量相关文献资料的基础上，针对运输车辆，对机液混合传动系统进行了如下研究：
　　本论文选定了中小型运输车辆为研究载体，功率分流式机液混合传动为研究对象，从传动系统的结构出发，分析了不同层次的结构类型和功能特点，最终决定采用以单行星排分流、固定轴齿轮与单行星排双模式汇流、容积液压调速等为主要结构的双模式机液混合传动方案，并以系统模式、行驶工况、工作特点为核心进行了分析论证。
　　根据传动方案，对无级调速模式下行星传动、系统速比特性进行了数学分析，确定了该系统通过改变液压元件排量来调节输出车速的无级调速特性；引入了液压元件排量比，对系统调速进行了分析，确定了以期望车速为参考信号、两液压元件排量比为控制信号、行程调节系数为修正信号的四参数调速规则；建立了Matlab/Simscape传动系统仿真模型，分别以HYZEM Urban和HYZEM Extra Urban工况为输入进行了仿真验证。结果表明：该系统具有较好的无级调速性能，且调节过程平顺可靠。
　　进一步分析了制动（或部分减速）工况能量分配，确定了该系统馈能特性研究，对液压二次元件及蓄能器进行了参数匹配，根据制动时车辆平衡方程，对制动能量进行了参数化分析，得到了以蓄能器出口压力、制动加速度为参考信号，液压二次元件排量比为控制信号的三参数控制规则；建立了Matlab/Simscape馈能仿真模型，通过设定蓄能器不同初始压力检验了系统性能。结果表明：在制动过程中，该传动系统会对部分能量进行回收、储存，回收量与回收速度受到蓄能器自身参数与初始压力的影响。
　　针对系统双模式，进行了模式切换分析，制定了基于多信号控制双模式切换的逻辑框图；针对大功率大转矩输出特性，对系统输出转矩与功率进行了分析，得到了同等车速情况下，由于液压系统辅助输出，系统会输出更大转矩或功率的结论；此外，对倒车工况的纯液压驱动进行了分析，并通过调整馈能仿真模型进行了仿真测试，结果表明，该系统能够根据蓄能器能量状况独立完成倒车工况，且系统回收能量及二次利用效率为33%左右。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 机液混合传动特点

1.3 机液混合传动的研究现状

1.4 本文研究的主要内容

1.5 本章小结

第2章 功率分流式机液混合传动系统方案设计

2.1 功率分流式机液混合传动基本原理

2.2 功率分流式机液混合传动方案设计

2.3 系统模式分析及相关参数设计

2.4 本章小结

第3章 机液混合传动系统无级调速特性研究

3.1 行星排工作模式分析

3.2 机液混合传动系统速比计算

3.3 传动系统无级调速规则制定

3.4 无级调速建模与仿真

3.5 本章小结

第4章 机液混合传动系统馈能特性研究

4.1 馈能特性及制动能量再生

4.2 制动再生系统结构

4.3 制动再生系统关键部件参数设计

4.4 传动系统制动再生规则制定

4.5 传动系统制动再生仿真

4.6 本章小结

第5章 机液混合传动系统切换及特殊工况研究

5.1 混合传动系统模式切换

5.2 大功率大转矩输出特性

5.3 混合传动系统倒车工况

5.4 本章小结

第6章 全文总结与展望

6.1 全文总结

6.2 课题展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文