串联混合动力码头牵引车驱动系统研究

论文摘要

牵引车在集装箱码头的运行中由于具有速度低,不需要爬坡及怠速时间长等特点,这样使汽车发动机工作在低效区,导致燃油利用率低,排放高等问题。本文针对特种牵引车运行工况特点进行混合动力驱动系统分析与设计,通过优化有效地减少了车辆排放,提高了燃油利用率,并且降低了制造成本。主要研究内容如下:(1)介绍了混合动力在商用车上应用以及世界集装箱贸易发展使码头牵引车需求增加的概况,得出对码头牵引车进行混合动力改装的可行性和重要性。分析了目前混合动力汽车主要匹配方法和在整车开发过程中需要解决的关键技术。(2)针对码头牵引车运行的特点,通过分析比较串、并及混联时混合动力汽车的结构优缺点,参考国外混合动力车的技术状况,结合码头牵引车的性能指标要求,提出了本文研究的混合动力码头牵引车驱动系统的结构。(3)以整车油耗和排放最佳为控制目标,将发动机的工作区间限制在高效率区间,为此制定了控制策略,编制了控制算法框图,为实现仿真奠定基础。(4)对动力总成的参数选择与匹配进行了详细的分析和研究,并使用混合动力电动汽车仿真软件ADVISOR对文中的串联混合动力码头牵引车设计方案进行了整车性能仿真分析。最后,以MATLAB为工作平台设计了遗传算法,寻找油耗和排放的优化。仿真结果表明,在满足动力性要求前提下,混合动力码头牵引车的经济性能和排放都有所提高。综上所述,本文对混合动力码头牵引车控制策略、动力总成参数设计和混合动力系统优化的研究具有一定的现实意义,并且为混合动力码头牵引车的实车开发提供了理论指导。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究混合动力码头牵引车的目的及意义
• 1.2 混合动力商用车研究进展
• 1.3 混合动力系统主要匹配方法
• 1.4 混合动力码头牵引车的关键技术
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第2章 混合动力码头牵引车总体方案确定
• 2.1 结构布置方式确定
• 2.2 传动比确定
• 2.3 设计功能要求
• 第3章 串联混合动力总成控制系统设计
• 3.1 能量流动模式
• 3.2 控制策略确定
• 3.2.1 扭矩输出子程序
• 3.2.2 电动机的输入输出指令子程序
• 3.2.3 发动机—发电机组的状态控制子程序
• 3.2.4 发动机—发电机组的输出指令子程序
• 3.3 总成控制系统硬件设计
• 第4章 动力总成参数选择
• 4.1 码头牵引车原型车整车参数
• 4.2 电动机参数选择
• 4.2.1 确定驱动电机额定功率
• 4.2.2 确定驱动电机峰值功率及其它参数
• 4.2.3 最大爬坡度计算
• 4.2.4 驱动力—行驶阻力平衡图和功率平衡图
• 4.3 传动系传动比确定
• 4.4 发动机、发电机参数选择
• 4.5 电池参数选择
• 4.6 整车性能仿真
• 4.6.1 仿真软件ADVISOR介绍
• 4.6.2 性能仿真
• 4.7 电池荷电状态的稳定性
• 第5章 燃油消耗及排放优化
• 5.1 优化方法描述
• 5.1.1 优化方法确定
• 5.1.2 遗传算法基本概念
• 5.1.3 遗传算法基本用语
• 5.1.4 基于遗传算法的应用
• 5.2 优化问题描述
• 5.3 遗传算法实现
• 5.3.1 问题中约束条件处理
• 5.3.2 参数选择
• 5.3.3 算法实现过程
• 5.3.4 仿真与分析
• 第6章 全文总结及展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录1
• 附录2