1、文庫(kù)下載 免費(fèi)文檔下載本文檔下載自文庫(kù)下載網(wǎng)，內(nèi)容可能不完整，您可以點(diǎn)擊以下網(wǎng)址繼續(xù)閱讀或下載：并聯(lián)式液壓混合動(dòng)力車輛再生制動(dòng)的影響因素并聯(lián)式液壓混合動(dòng)力車輛再生制動(dòng)的影響因素第卷第期年月吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版）（并聯(lián)式液壓混合動(dòng)力車輛再生制動(dòng)的影響因素劉濤，劉清河，姜繼海（）哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院，山東威海哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，哈爾濱；摘要：分析了并聯(lián)式液壓混合動(dòng)力車輛制動(dòng)過(guò)程的能量損耗，確定了液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)節(jié)能研究的重要方向。通過(guò)對(duì)比計(jì)算和仿真研究，分析了驅(qū)動(dòng)方式、運(yùn)行工況、扭矩耦合器傳動(dòng)比等因素對(duì)并聯(lián)式液壓混合動(dòng)力車輛制動(dòng)性能的影響。結(jié)果表明，采用前軸驅(qū)動(dòng)方式，適當(dāng)增大扭矩耦合

2、器傳動(dòng)比，合理地選擇液壓蓄能器容積和工作壓力有利于提高車輛在城市運(yùn)行工況下的再生制動(dòng)性能。關(guān)鍵詞：車輛工程；再生制動(dòng)；仿真；液壓混合動(dòng)力車輛（）中圖分類號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)志碼：文章編號(hào)：，（，；，），：（），：；（）液壓混合動(dòng)力技相對(duì)于電動(dòng)混合動(dòng)力技術(shù)，充放能量速度快，能量回術(shù)具有功率密度大收效率高等特點(diǎn)，在工程機(jī)械行走裝置和軍用車。輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用統(tǒng)節(jié)能研究的重要方向，重點(diǎn)分析了驅(qū)動(dòng)方式、循環(huán)工況、扭矩耦合器傳動(dòng)比影響液壓混合動(dòng)力車輛（動(dòng)力系統(tǒng)的）因素十分復(fù)雜。本文分析了液壓混合動(dòng)力車工作原理并聯(lián)式液壓混合動(dòng)力車輛（主要由）輛制動(dòng)過(guò)程的能量損耗，確定了液壓混合動(dòng)力系收稿日期：）；）基金項(xiàng)目

3、：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（，：作者簡(jiǎn)介：劉濤（男，副教授研究方向：流體傳動(dòng)與控制）發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、主減速器、液壓蓄能器、扭矩耦合器和液壓泵馬達(dá)等組成（見(jiàn)圖）。圖并聯(lián)式液壓混合動(dòng)力車輛工作原理圖液壓再生系統(tǒng)由雙向變量泵馬達(dá)以及液壓蓄能器和溢流閥等構(gòu)成，形成雙動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。在車輛制動(dòng)和下坡時(shí)，液壓泵馬達(dá)工作于泵工況，回收車輛的制動(dòng)能和位能，并將其存儲(chǔ)于高壓蓄能器中；在車輛起動(dòng)和加速時(shí)，液壓泵馬達(dá)工作于馬達(dá)工況，利用回收的能量為車輛提供輔助功率，實(shí)現(xiàn)余能的再次利用。再生制動(dòng)過(guò)程能量損耗分析液壓混合動(dòng)力車輛的制動(dòng)系統(tǒng)由液壓再生系統(tǒng)和機(jī)械摩擦制動(dòng)系統(tǒng)組成，再生制動(dòng)對(duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)的燃油經(jīng)

4、濟(jì)性、排放性和行駛安全性有著直接的影響。在不同的制動(dòng)初速度下，車輛再生制動(dòng)過(guò)程的能量回收與損耗如表和表所示。表制動(dòng)過(guò)程基本參數(shù)序號(hào)制動(dòng)初速度減速度制動(dòng)制動(dòng)動(dòng)能可回收（·）（·）時(shí)間能量表再生制動(dòng)能量消耗序號(hào)蓄能器壓車阻耗損制動(dòng)系統(tǒng)再生系統(tǒng)力能量能量耗損能量耗損制動(dòng)能回收率不同制動(dòng)工況下，車輛減速頻率不一樣，再生能量占整個(gè)制動(dòng)能量的比例也有很大的不同。另外，混合動(dòng)力系統(tǒng)雖然具有能量回收的功能，但并不是所有的制動(dòng)能量都能回收，主要原因是：只能從驅(qū)動(dòng)輪處回收再生能量，并且制動(dòng)強(qiáng)度大于時(shí)，摩擦制動(dòng)系統(tǒng)參與工作；受液壓蓄能器的充放能效率、液壓泵馬達(dá)效率的限制；車輛在每次制動(dòng)過(guò)程中由于

5、初速度、制動(dòng)強(qiáng)度、制動(dòng)時(shí)間不同，再生功率大小呈現(xiàn)很大差別。在各部分能量損耗中，液壓蓄能器和液壓泵馬達(dá)等的能量損失主要與元件的工作性能有關(guān)，而元件的工作性能受工作原理、材料性能和加工工藝的限制。車阻的能量損耗與車輛的行駛速度和整車重量有關(guān)，由于技術(shù)相對(duì)比較成熟，提高的幅度也比較有限。因此，制動(dòng)能的高效回收、再生能量的有效利用、整車關(guān)鍵元件的優(yōu)化匹配是液壓混合動(dòng)力車輛節(jié)能研究的重要方向。再生制動(dòng)的影響因素分析驅(qū)動(dòng)方式的影響:/并聯(lián)式液壓混合動(dòng)力車輛的部分驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)功能由液壓再生系統(tǒng)完成，液壓再生系統(tǒng)通過(guò)扭矩耦合器與驅(qū)動(dòng)橋前的傳動(dòng)軸連接。在制動(dòng)工況時(shí)，車輛的動(dòng)能通過(guò)車輪傳遞到主減速器和扭矩耦合器，然

6、后帶動(dòng)處于泵工況的液壓泵馬達(dá)進(jìn)行能量回收。因此車輛的驅(qū)動(dòng)模式對(duì)制動(dòng)能的回收和制動(dòng)效果有著直接的影響。制動(dòng)過(guò)程中，車輛的前軸軸荷增加而后軸軸荷減少，因此在配備相同液壓再生系統(tǒng)的情況下，前軸驅(qū)動(dòng)的液壓混合動(dòng)力車輛具有更大的制動(dòng)能回收潛力。前軸驅(qū)動(dòng)和后軸驅(qū)動(dòng)對(duì)再生制動(dòng)效果的影響如圖所示。可見(jiàn)，前軸驅(qū)動(dòng)的并聯(lián)式液壓混合動(dòng)力車輛在制動(dòng)過(guò)程中能夠提供更大的再生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，回收更多的制動(dòng)動(dòng)能，因此節(jié)能效果更明顯。行駛工況的影響混合動(dòng)力系統(tǒng)的循環(huán)工況主要分為市區(qū)循環(huán)工況和高速循環(huán)工況。在市區(qū)循環(huán)工況下，車輛平均車速低，負(fù)載需求轉(zhuǎn)矩較小，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常工作在低效率區(qū)域；高速循環(huán)工況的平均車速高，負(fù)載需求轉(zhuǎn)矩高，發(fā)動(dòng)機(jī)

7、經(jīng)常工作在高效率區(qū)域。行駛工況對(duì)并聯(lián)式液壓混合動(dòng)力車輛制動(dòng)能回收效果的影響如表所示。表中，表示零或近似零道路等級(jí)的市區(qū)循環(huán)；表示紐約市區(qū)工況；表示（）前軸驅(qū)動(dòng)（）后軸驅(qū)動(dòng)圖驅(qū)動(dòng)方式對(duì)再生制動(dòng)的影響表循環(huán)工況對(duì)車輛制動(dòng)能回收效果的影響循環(huán)工況（·）（·）（·）（·高速城郊行駛循環(huán)；為模擬車輛在高速公路上行駛的情況；為車輛平均速度；為車輛平均加速度；為制為車輛最大加速度；動(dòng)強(qiáng)度。等于回收能量與制為制動(dòng)能回收率，反映回收能量占制動(dòng)消耗總動(dòng)消耗總能量之比，能量的比例；等于回收能量與驅(qū)為能量回收率，循環(huán)工況影響整車制動(dòng)總能量之比。可以看出，動(dòng)能回收的主要因素為：制

8、在城市行駛工況中，動(dòng)強(qiáng)度整車制動(dòng)強(qiáng)度越所占的比例大，低，則制動(dòng)能回收率越高。如行駛工況下，制動(dòng)能回收率達(dá)到了。整車制動(dòng)過(guò)程在行駛工況中所占的比例越大，整車制動(dòng)能回收的潛力越大。在城市驅(qū)動(dòng)循環(huán)下整車能量回而在高速公路循環(huán)下，由收率普遍超過(guò)，于車輛很少制動(dòng)，能量回收率較低，如循環(huán)，整車能量回收率僅為。扭矩耦合器傳動(dòng)比的影響扭矩耦合器傳動(dòng)比的設(shè)定對(duì)車輛制動(dòng)能的回收和液壓泵馬達(dá)的工作效率有著直接的影響。扭矩耦合器傳動(dòng)比增大有助于在更大的功率范圍并且采用功率較小的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)減內(nèi)回收制動(dòng)能量，少或消除內(nèi)燃機(jī)的怠速工況，從而達(dá)到提高車輛燃油經(jīng)濟(jì)性和降低排放的目的。扭矩耦合器傳動(dòng)比馬達(dá)的工作效率，降低有助于提高

9、液壓泵但制動(dòng)能的回收會(huì)受到一定的影響。扭矩耦合器傳動(dòng)比馬達(dá)的工作效率和制動(dòng)能回收響如圖所示，圖中曲線上的數(shù)字為傳動(dòng)比。（）制動(dòng)能回收情況（）液壓泵馬達(dá)工作效率圖再生制動(dòng)中泵馬達(dá)的工作效率和能量回收由仿真結(jié)果可見(jiàn)，隨著傳動(dòng)比的增加，制動(dòng)動(dòng)能的回收能力逐漸提高，但液壓泵馬達(dá)的工作效率稍微降低。當(dāng)傳動(dòng)比達(dá)到理想值（如）后，隨著傳動(dòng)比值的繼續(xù)增加，制動(dòng)能的回收率基本保持不變，但液壓泵馬達(dá)的工作效率則繼續(xù)降低。因此，當(dāng)傳動(dòng)比為時(shí)是扭矩耦合器一檔傳動(dòng)比的最佳值。液壓蓄能器容積和工作壓力的影響并聯(lián)式液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)利用液壓蓄能器儲(chǔ)存回收的能量和提供可重新利用的能量。在蓄能器回收和釋放能量的過(guò)程中，液壓蓄能器

10、的容積、工作壓力將直接影響系統(tǒng)的各方面性能。圖為（）容積對(duì)驅(qū)動(dòng)性能的影響（）容積對(duì)制動(dòng)的影響（）工作壓力對(duì)系統(tǒng)的影響圖蓄能器工作壓力和容積對(duì)系統(tǒng)再生制動(dòng)力的影響液壓蓄能器的容積和工作壓力對(duì)車輛再生制動(dòng)的影響，圖為蓄能器容積對(duì)制動(dòng)能回收效果的影響。圖蓄能器容積對(duì)系統(tǒng)制動(dòng)能回收的影響由仿真結(jié)果可見(jiàn)：在液壓蓄能器最高壓力一定的情況液壓蓄能器容量越大，單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛起動(dòng)行駛的能力越強(qiáng)；在液壓蓄能器容積一定的情況下，液壓蓄能器的最高工作壓力越高，單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛起動(dòng)行駛的能力越強(qiáng)；在液壓蓄能器最低工作壓力一定時(shí)，液壓蓄能器的容量越大，系統(tǒng)壓力在回收能量的過(guò)程中變化幅度越小，系統(tǒng)的能量回收能力越強(qiáng)；采用大容積的

11、液壓蓄能器，系統(tǒng)的制動(dòng)能回收率明顯提高，但蓄能器的容積達(dá)到一定值后（如），制動(dòng)能的回收率基本保持不變。再生制動(dòng)策略的影響液壓泵馬達(dá)的制動(dòng)力為（）式中：為液壓泵馬達(dá)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；為主減速器減速比；為扭矩耦合器變速比；為傳動(dòng)系效率；為輪胎滾動(dòng)半徑。液壓泵馬達(dá)單獨(dú)制動(dòng)時(shí)的整車制動(dòng)強(qiáng)度為（）式中：為整車重量。城市運(yùn)行工況下的計(jì)算結(jié)果表明，整車基本上屬于低強(qiáng)度制動(dòng)（），其中制動(dòng)強(qiáng)度的情況占以上，因此在城市循環(huán)工況下可以充分利用液壓泵馬達(dá)實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)。混合動(dòng)力車輛滿載和空載的重量相差很大，并且滿載情況下車輛的最大制動(dòng)強(qiáng)度受到一定的限制。因此液壓泵馬達(dá)單獨(dú)制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)強(qiáng)度設(shè)定值應(yīng)適當(dāng)降低。圖和圖分別為液壓泵馬

12、達(dá)單獨(dú)制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)強(qiáng)度設(shè)定值變化和保持不變時(shí)的仿真曲線。空載時(shí)保持制動(dòng)強(qiáng)度設(shè)定值不變時(shí)，前軸的液壓再生制動(dòng)力和后軸的摩擦制動(dòng)力按照制動(dòng)力分配曲線進(jìn)行分配，即使液壓泵馬達(dá)具備單獨(dú)制動(dòng)車輛的能力，后軸摩擦制動(dòng)系統(tǒng)也要參與工作，圖制動(dòng)強(qiáng)度設(shè)定值變化的仿真曲線圖制動(dòng)強(qiáng)度設(shè)定值不變的仿真曲線因此制動(dòng)能回收率不高（液壓蓄能器最高壓力達(dá)）；空載時(shí)增大制動(dòng)強(qiáng)度設(shè)定值，液壓泵馬達(dá)單獨(dú)制動(dòng)車輛，后軸的摩擦制動(dòng)系統(tǒng)不參加工作，前軸摩擦制動(dòng)系統(tǒng)提供剩余的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，液壓再生系統(tǒng)可更多地回收車輛的制動(dòng)動(dòng)能（液壓蓄能器最高壓力達(dá)）。因此根據(jù)車輛滿載和空載工況，適當(dāng)?shù)馗淖円簤罕民R達(dá)單獨(dú)制動(dòng)的制動(dòng)強(qiáng)度設(shè)定值，可在保證安全制動(dòng)的前提下，回收盡可能多的車輛制動(dòng)動(dòng)能。結(jié)束語(yǔ)對(duì)并聯(lián)式液壓混合動(dòng)力車輛制動(dòng)過(guò)程的能量消耗進(jìn)行了分析，找出了提高車輛性能的研究方向，具體分析了驅(qū)動(dòng)方式、運(yùn)行工況的特性、扭矩耦合器傳動(dòng)比等因素對(duì)車輛再生制動(dòng)性能的影響，計(jì)算和仿真結(jié)果表明：采用前軸驅(qū)動(dòng)方式，適當(dāng)增大扭矩耦合器傳動(dòng)比，合理地選擇液壓蓄能器容積和工作壓力有利于提高車輛在城市運(yùn)行工況下的制動(dòng)能回收率。參考文獻(xiàn)：，王昕，姜繼海輪邊驅(qū)動(dòng)液壓混合動(dòng)力車輛再生制動(dòng)控制策略吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：工學(xué)版，（）：，（），（）：魏躍遠(yuǎn)，林程，林逸，等混合動(dòng)力汽車系統(tǒng)效率的影響因素吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：工學(xué)版，（）：，（），（）：王震坡，