并联式混合动力自卸车制动能量回收研究

摘要

车辆制动过程中产生的制动能量一般情况下通过制动系统释放到大气中。在大型工矿企业中，特别是短途运输条件下，因加减速度频繁，车辆制动次数多，这部分能量产生很多，若不能有效利用，造成能量的大量浪费。混合动力车辆的再生制动系统通过将汽车在制动过程中产生的势能转化为其它形式的能量存储在系统当中，在汽车启动或者制动时释放能量作为汽车的启动或制动辅助力量，充分实现了车辆制动过程的能量回收与利用，提高了车辆的节能特性。本文以中冶宝钢技术服务有限公司协力分公司的自卸车为研究对象，从理论分析、再生制动系统组成、实车试验分析这三个方面对能量回收系统进行了相关研究。
　　首先，根据车辆运行过程中的工况特点，分析了混合动力车辆的发动机、辅助动力源（液压泵/马达）、汽车的行驶过程、液压储能系统能量回收和释放过程中的动力学特性，建立了并联混合动力系统参与制动工况下的整车动力学模型，并对这些数学模型进行理论分析，提出系统的能量回收与释放控制策略，最后根据数学模型并结合相应的控制策略，借助Matlab软件进行系统的节能特性仿真，仿真结果分析表明混合动力车辆比普通车辆启动加速时间可减少50％以上；初始条件相同的情况下，混合动力车辆的节能效率在一个加速阶段过程中随着行驶速度的增大会出现一个峰值，当车速继续增加，节能效率会有所下降。
　　其次，以并联式混合动力自卸车为载体，根据前述研究构建了液压储能系统，该系统主要包括硬件模块和软件模块，硬件模块主要包括触摸屏、控制器、蓄能器、阀块、万向联轴器、泵/马达以及其它开关元件和连接元件，软件模块主要包括控制系统执行器各个动作的控制面板。阐述了系统的混合动力、顶升、紧急停止、卸压、倒车等工作模式及执行器所执行的动作流程。
　　最后，以并联式混合动力自卸车的再生制动系统为研究对象，以车重、液压泵/马达排量、车速为变量，进行了再生制动系统性能试验。对试验结果进行分析得出：在相同的初始条件情况下，车重增加，节能效率是下降的；在相同的初始条件情况下，泵的排量越大，车辆的整体节能效率越高；在相同的初始条件情况下，随着车速的提高，整车的节能效率会出现一个峰值，当车速超过节能效率峰值所对应的车速时，整车的节能效率会降低。将蓄能器最小工作压力与能量回收参数对比得出：蓄能器的最小工作压力值越高，能量回收效率越高。通过对比分析试验结果与理论仿真结果，验证了理论仿真与实际试验的一致性。

目录

声明

1.绪论

1.1课题的研究背景及意义

1.2再生制动系统国内外研究现状

1.3课题研究的主要内容及研究方法

2 再生制动系统设计建模及仿真分析

2.1再生制动系统方案设计

2.2再生制动系统建模

2.3再生制动系统的能量回收与释放控制策略

2.4再生制动系统能量回收效率与节能效率计算

2.5再生制动系统节能特性仿真

2.6本章小结

3.混合动力车再生制动系统组成及工作模式

3.1混合动力系统自卸车整车图

3.2再生制动系统组成模块

3.3系统工作模式

3.4本章小结

4.混合动力车节能特性试验及分析

4.1试验程序调试

4.2试验结果

4.3试验数据分析

4.4试验结论

4.5仿真与试验结果对比分析

4.6经济性分析

4.7本章小结

5.总结及展望

5.1总结

5.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间学术成果与奖励