基于涡簧的小型代步车辆制动能量回收系统研究

摘要

城市车辆由于交通工况需要频繁地制动和起动，造成大量的能量消耗在制动器上。制动能量回收技术的应用，不仅能够提高车辆的能量利用率，改善车辆燃油经济性，对于车辆的排放性能也有很大的改善作用。所以，在城市运行工况中，能把消耗在制动器上的能量最大限度回收，对提高车辆行驶经济性和减少汽车废气排放水平有很大的作用，在当今节约能源和保护环境的趋势下，具有很大的现实应用意义。本文以城市小型代步车辆为研究对象，以平面涡卷弹簧为储能元件对制动能量回收技术进行研究。本文研究内容如下:
　　(1)针对小型代步车辆自身的特点以及城市交通工况，通过对制动能量回收系统研究现状的分析，确定采用平面涡卷弹簧作为储能元件进行制动能量回收。根据实际功能需求分析，研究制动能量回收系统在车辆上的总体布局和结构，对其工作原理及平面涡卷弹簧关键参数进行理论分析，设计制动能量回收装置，能够实现车辆制动能量的回收和释放。
　　(2)通过车辆制动时的制动力分析和制动力分配的研究，分析在不同工况下小型代步车辆前后轮制动力分配关系。在保证制动安全性和稳定性的情况下，研究适合本文研究对象车型的制动力分配控制策略，使制动能量回收系统能够实现高效率的能量回收。
　　(3)根据制定的制动力分配控制策略，建立小型代步车辆制动能量回收系统的数学模型并进行仿真分析，得到各制动阶段车辆速度变化规律，分析制动强度和制动初始速度对制动能量回收系统回收效率的影响。
　　(4)对涡卷弹簧制动能量回收系统原理样机的三维结构进行详细设计，设计机构动作控制器，并进行相关台架试验，完成数据采集。将台架试验结果与仿真结果进行对比与分析。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 论文的选题背景和研究意义

1．2 制动能量回收技术的研究现状

1．2．1 传统车辆制动存在的问题及制动能量回收技术

1．2．2 制动能量回收系统国内外研究概况及应用

1．3 本文研究内容

2 制动能量回收系统工作原理与理论分析

2．1 制动能量回收系统的工作原理和基本结构

2．1．1 传动车辆制动系统原理与制动效能分析

2．2．2 制动能量回收系统基本原理

2．2．3 制动能量回收系统总体布局

2．2．4 涡卷弹簧制动能量回收功能结构设计

2．3 平面涡卷弹簧设计

2．3．1 平面涡卷弹簧的特性曲线

2．3．2 平面涡卷弹簧理论分析

2．4 制动能量回收效率影响因素分析

2．5 本章小结

3 制动能量回收系统制动力分配控制策略

3．1 车辆动力学分析

3．1．1 车辆制动动力学

3．1．2 传统车辆制动力分配分析

3．1．3 小型代步车辆制动力分配

3．2 典型制动能量回收控制策略

3．2．1 理想制动力分配控制策略

3．2．2 前、后轮制动力比例分配控制策略

3．2．3 并联制动能量回收控制策略

3．3 制动能量回收系统控制策略研究

3．3．1 满足ECE法规的制动力分配

3．3．2 小型代步车辆制动力分配策略

3．4 本章小结

4 制动能量回收系统建模与仿真分析

4．1 制动能量回收系统理论建模

4．1．1 整车制动动力模型

4．1．2 平面涡卷弹簧作用力模型

4．1．3 制动能量回收系统控制策略模型

4．1．4 制动能量回收系统制动回收和起动释放过程模型

4．2 制动能量回收系统仿真与分析

4．2．1 储能制动与机械摩擦制动仿真分析

4．2．2 轻度制动阶段

4．2．3 中度制动阶段

4．3 本章小结

5 制动能量回收装置设计与台架试验

5．1 制动能量回收试验装置

5．1．1 制动能量回收装置设计

5．1．2 制动能量回收装置工作过程

5．2 制动能量回收装置台架试验分析

5．3 本章小结

6 论文总结和展望

6．1 论文总结

6．2 论文展望

致谢

参考文献