并联式定压源再生制动系统参数与能量回收效率研究

摘要

电动汽车存在续驶里程低、蓄电池使用寿命短等问题，利用电动机进行制动能量回收，存在能量回收效率低，可靠性差等缺点。电动公交车应用液压再生制动系统，具有能量回收效率高的优点，较好的延长电动公交车续驶里程。 液压混合动力技术有功率密度大、储能元件快充快放能力强等突出优点，适用于中重负载、频繁起停工况，在城市公交车辆、重型车辆中有更强的应用优势。针对电动公交车液压再生制动系统，本论文主要从以下几个方面进行研究: 对并联式定压源液压混合动力电动公交车复合制动系统的结构及工作原理进行分析，阐述了几种常见制动工况下制动系统的工作过程，提出了混合动力电动公交车制动系统结构改造的具体方案，建立了各关键部件数学模型和摩擦-液压复合制动系统的动力学方程。 对液压混合动力车辆制动控制策略进行分析，确定了复合制动系统的控制策略。根据摩擦-液压复合制动系统的制动强度要求、液压蓄能器压力值、飞轮状态以及二次元件效率等，以最大能量回收率为控制目标，制定了复合制动系统的工作流程和控制策略，控制策略包括前、后轮制动力分配策略和液压再生制动与摩擦制动的制动力分配策略。 在AMESim环境中建立复合再生制动系统结构模型，即二次元件、动力耦合等元件仿真模型，然后建立液压再生制动系统和整车复合动力系统仿真模型。结合实际工况和ECE-15工况对制动系统工作状态进行仿真，分析制动系统控制策略的合理性;根据蓄能器压力、飞轮转速状况和蓄电池变化情况计算能量回收率，仿真结果表明，安装有液压再生制动系统在纯电动公交车，提高了续驶里程能，降低了蓄电池放电深度，蓄电池的寿命也得以延长。 设计了液压再生制动系统实验台，并对液压再生制动系统进行原理性实验，研究二次元件的排量和蓄能器的容积对制动能量回收效率的影响。通过实验，对实验数据进行处理，对比实验数据和仿真结果，得出二次元件、蓄能器和飞轮的参数与能量回收效率的关系，为复合再生制动系统回收效率的进一步研究奠定基础。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景与意义

1．2 液压混合动力技术优势

1．3 液压混合动力汽车的动力配置形式与特点

1．3．1 液压混合动力汽车的联结方式

1．3．2 混合动力结构形式的对比分析

1．4 液压混合动力汽车研究现状

1．4．1 国外研究现状

1．4．2 国内研究现状

1．5 本文的研究内容与方法

第2章 液压再生制动系统分析

2．1 并联式液压混合动力电动公交车结构

2．1．1 原型车参数

2．1．2 液压制动系统结构分析

2．2 液压制动系统理论分析

2．2．1 整车及车轮受力情况分析

2．2．2 二次元件数学模型建立

2．2．3 飞轮工作参数分析

2．2．4 蓄能器工作参数分析

2．2．5 耦合器结构参数分析

2．2．6 其他液压元件

2．3 液压再生制动系统能量回收率的影响因素分析

2．4 本章小结

第3章 液压再生制动系统控制策略研究

3．1 液压制动控制策略的影响因素分析

3．2 制动模式分析

3．3 液压制动系统控制策略

3．3．1 前后轮制动力分配策略

3．3．2 液压再生制动力和机械摩擦制动力分配策略

3．3．3 基于最优能量回收的控制策略

3．4 本章小结

第4章 仿真分析研究

4．1 仿真模型建立

4．1．1 二次元件模型

4．1．2 飞轮和蓄能器仿真模型

4．1．3 蓄电池和电机仿真模型

4．1．4 动力耦合器仿真模型

4．1．5 控制策略仿真模型

4．2 电液复合动力系统模型的建立

4．2．1 液压再生制动系统模型的建立

4．2．2 电液复合动力系统模型的建立

4．3 整车制动过程仿真分析

4．3．1 可行性分析

4．3．2 系统能量回收效率

4．4 复合再生制动系统循环工况仿真

4．5 本章小结

第5章 能量回收系统台架试验

5．1 试验系统组成及目的

5．2 试验方法

5．3 能量回收效率试验及数据分析

5．3．1 蓄能器储能效率

5．3．2 飞轮储能效率

5．3．3 系统总的能量回收效率

5．3．4 试验结果分析

5．4 蓄能器容积的大小和泵排量的大小对蓄能器能回收能量研究

5．4．1 能量回收效率仿真研究

5．4．2 能量回收效率试验研究

5．4．3 分析与结论

5．5 本章小结

第6章 总结

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表学术论文及参加科研课题