论文摘要
随着社会经济的发展,高速公路和铁路里程近年来迅速增长,其中要穿越许多隧道。对于长达数公里的隧道,消防安全问题正日益为世人所关注。长跨度隧道一旦发生火灾,扑救十分困难,烟雾和温度集聚难以散发,易造成严重损失。浓烟使空气中含氧量过低,以内燃机为动力的普通消防车将难以进入火灾现场。因此,需要一种电力驱动的车辆携带必要的消防人员和设备及时实施救援任务。除了隧道消防场合,这种消防车也可用于普通场合下的灭火救援,仍采用内燃机为主的动力系统。为适应不同场合下的消防需求,混合动力将会应用在有特殊要求的消防车上。本文所描述的混合动力消防车是将普通消防车上用的中型底盘的动力系统改装成混合动力系统,车上配有消防水泵,还可配置排烟机、照明设备、抢险救援工具等消防装备。设计的总体目标为:改装后的混合动力消防车的动力性与原底盘相当,同时还具有一定的纯电动行驶能力和消防功能。基于理论分析,以混合动力消防车各种工况下的动力性要求和消防作业的功率需求为设计依据,对传统消防车的动力传动系统进行了混合动力设计。在研究了其动力传动系的参数选择依据后提出了参数匹配的方案,确定了采用由技术成熟的柴油发动机、交流感应电机、镍氢电池等部件所组成的并联式混合动力驱动系统。此外,在消防车使用工况分析的基础上,提出了适用于混合动力消防车的模糊控制策略,并介绍了当前在电动汽车设计中广泛应用的仿真软件—ADVISOR的相关信息,运用仿真软件在ECE—EUDC—LOW工况下进行了性能评估,验证了初步设定的动力系统参数符合动力性能的设计要求。在分析了整车性能仿真结果后,把加速性能和爬坡性能作为约束条件,以最小化主要部件功率和整车质量为目标,使用仿真软件中的优化程序对所设计的动力系统进行了优化。通过对比优化前后整车性能的仿真结果,并给出动力相当的传统消防车的动力性能及消防性能作为参考数据,表明混合动力消防车优化后的动力性既满足了纯电动模式具有一定的行驶能力,又实现了一定的消防功能,达到了预期的设计目标。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 开展混合动力消防车研究的目的及重要意义1.1.1 课题研究的目的1.1.2 课题研究的意义1.2 国内外研究动态1.3 混合动力的分类及关键技术1.3.1 混合动力的分类1.3.2 混合动力系统的关键技术1.4 本课题的研究内容第二章 消防车采用混合动力技术的研究2.1 传统消防车2.1.1 各种消防车的用途2.1.2 消防车消防系统的动力源2.2 混合动力系统在消防车上应用的可行性研究2.2.1 混合动力消防车的配置2.2.2 可行性研究2.3 适用于消防车的混合动力系统的选型分析第三章 混合动力消防车的动力系统设计3.1 混合动力消防车动力系统的选型结果3.2 并联式混合动力系统混合比的确定3.3 混合动力消防车动力系统的部件选型及参数匹配3.3.1 发动机选型和参数设计3.3.2 电动机选型和参数设计3.3.3 蓄电池选型和参数设计0 的选择'>3.3.4 主减速器比i0的选择3.3.5 转矩合成器速比第四章 混合动力消防车控制策略的研究4.1 并联式混合动力消防车的工作模式分析4.2 并联式混合动力系统的控制策略4.2.1 基于规则的逻辑门限控制策略4.2.2 自适应式控制策略4.2.3 模糊逻辑控制策略4.3 模糊控制策略制定4.3.1 模糊控制策略的基本原理4.3.2 模糊控制策略在混合动力消防车上的实现4.4 整车控制的研究第五章 并联式混合动力消防车动力系的仿真模型设计5.1 动力系统主要部件的仿真模型5.1.1 发动机模型5.1.2 交流感应电机模型5.1.3 镍氢电池模型5.1.4 自动变速器模型5.2 整车模型及其它子系统5.2.1 整车模型5.2.2 离合器模块5.2.3 驱动模块5.2.4 轮轴模块5.3 仿真软件介绍5.3.1 应用ADVISOR 仿真的方法5.3.2 ADVISOR 的界面5.3.3 ADVISOR 的基本功能5.4 动力系统的仿真分析与结果第六章 混合动力消防车动力系统优化6.1 优化技术概述6.1.1 优化算法6.1.2 基于ADVISOR2002 的优化方法6.2 优化模型的建立6.2.1 目标函数6.2.2 优化变量6.2.3 约束条件6.2.4 优化模型6.3 优化结果分析6.3.1 动力系统优化结果及分析6.3.2 纯电动工况的仿真6.4 优化设计后消防设备的使用情况6.4.1 消防水泵各工况的性能6.5 与动力相当的传统消防车的性能比较第七章 全文总结与展望7.1 主要研究工作和创新点7.2 研究展望参考文献致谢攻读硕士期间发表的学术论文
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