汽车制动能量回收系统的研究

论文摘要

汽车的安全、节能和环保是汽车工业发展过程中需要解决的三大主题。将汽车制动过程中转变为热能的动能加以回收,在汽车加速或起动时进行再利用。一方面,改善了汽车的燃油经济性,降低了燃油消耗;另一方面,减少了汽车的废气排放,有利于环境保护:此外,还可显著提高汽车制动系零部件的使用寿命。CPS(Constant Pressure Source)系统是采用定压源液压驱动系统代替传统的能量传递,从而实现能量的转换、传递和牵引力的控制。本文研究内容包括:针对某一车型汽车,建立了相应的CPS模型;对CPS系统中关键零部件结构及主要参数的选择进行了分析,提出了CPS系统发动机主要性能指标及FFC变量泵/马达主要参数的确定方法;提出了能量回收系统不同的控制策略,并分析了不同控制策略对节能效果的影响;通过对系统的动态分析和仿真研究,分析和评价了影响系统稳定性的各种因素;对我国城市车辆及西部山区车辆的行驶工况进行调研,为能量回收系统的应用前景及系统容量提供了一定的设计依据;根据设计模型,对具体车型性能进行分析计算。为了使CPS系统各零部件合理地匹配,对系统元件参数进行了优化。根据优化的结果,讨论能量回收系统的利用率和节能效果;通过对能量回收系统的试验,分析了能量回收系统的节能效率。研究结果表明,CPS系统对城市运行的车辆或上下坡比较多的山区车辆,其节能的效果是非常明显的,同时可降低废气排放,对于保护环境,具有重要的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 传统汽车制动存在的主要问题
• 1.2 本课题研究意义
• 1.3 国内外研究概况
• 1.3.1 传统的节能研究方法
• 1.3.2 汽车储能及能量回收系统研究的发展
• 1.4 本论文研究的主要内容
• 第2章 能量回收系统控制策略
• 2.1 引言
• 2.2 汽车制动工况分析
• 2.2.1 单位里程制动次数的统计分析
• 2.2.2 制动工况的确定
• 2.3 能量回收系统的控制策略
• 2.4 本章小结
• 第3章 CPS系统分析
• 3.1 引言
• 3.2 定压源液压驱动系统的工作原理
• 3.3 CPS系统模型
• 3.3.1 汽车行驶分析
• 3.3.2 CPS模型
• 3.3.3 燃料消耗计算
• 3.4 本章小结
• 第4章 CPS系统各元件参数的研究
• 4.1 引言
• 4.2 发动机主要性能指标的确定方法
• 4.2.1 发动机最大功率的确定方法
• 4.2.2 发动机最大扭矩的选择
• 4.3 变量泵/马达结构及参数的研究
• 4.3.1 变量泵/马达的结构分析
• 4.3.2 变量泵/马达的性能分析
• 4.4 蓄能器结构及参数的研究
• 4.4.1 蓄能器的选择
• 4.4.2 蓄能器参数的选择
• 4.5 飞轮结构及参数分析
• 4.5.1 飞轮储能系统的特点
• 4.5.2 飞轮参数分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 CPS系统仿真分析
• 5.1 引言
• 5.2 某车型CPS系统各元件参数优化
• 5.3 汽车运行工况仿真
• 5.3.1 能量回收过程汽车运行工况仿真
• 5.3.2 回收能量利用过程汽车运行工况仿真
• 5.4 CPS系统动态分析
• 5.4.1 飞轮转速的稳定性分析
• 5.4.2 驱动轮转速的稳定性分析
• 5.4.3 系统压力的稳定性分析
• 5.5 CPS系统仿真
• 5.6 某车型CPS系统节能预期分析
• 5.6.1 CPS系统制动时能量回收效率
• 5.6.2 CPS系统加速时能量利用率
• 5.6.3 CPS系统能量回收效率
• 5.6.4 CPS系统的节油效率
• 5.7 本章小结
• 第6章 能量回收系统台架试验
• 6.1 引言
• 6.2 试验目的及方法
• 6.3 能量回收效率试验及数据分析
• 6.3.1 蓄能器储能效率
• 6.3.2 飞轮储能效率
• 6.3.3 系统总的能量回收效率
• 6.3.4 讨论
• 6.4 飞轮损失系数测量试验及数据分析
• 6.5 CPS系统模拟试验及数据及分析
• 6.5.1 CPS系统模拟工况
• 6.5.2 CPS系统试验数据分析
• 6.6 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 读博士学位期间发表学术论文及参加科研课题