基于AMESim的重型串联液压混合动力汽车的建模与仿真研究

【摘要】：随着人类对于物质产品需求的不断扩大,世界范围内工农业生产、交通运输等行业的迅速发展。生产消耗能源、能源利用效率低、产生超标污染排放,由此而产生的环境污染问题日益加剧。 液驱混合动力技术的投入使用,可以显著的提高车辆的燃油经济性,降低车辆动力系统的装机功率,缩减发动机的排放和噪声污染。蓄能器功率密度大的优势使得该技术尤其适用于具有频繁起停工况的中、重负载汽车中。本文选取中国重汽集团生产的(HOWO)豪沃(6×4)ZZ3257N2948B自卸车作为研究对象,对串联式液压混合动力技术进行深入研究,主要研究内容如下： (1)对于液驱混合动力系统的基本配置方案类型进行对比阐述,最终选定串联式液压混合动力作为本课题传动方案。 (2)依据混合动力车辆的结构特点,再生制动的工作过程,进行动力学分析。凭借所设计的车辆驱动和制动能量回收特性要求,分析并确定了液压混合动力车辆所需关键元件的参数及型号。 (3)基于MATLAB/Simulink建立基于规则的能量管理策略(State of Charge,SOC),设定不同工作模式。实现对液压系统元件,如液压变量泵、液压变量马达斜盘倾斜角的改变,通过对斜盘倾斜角的改变来改变液压元件的排量；实现对各电磁离合器连接和断开控制。 (4)运用理论建模和数值建模相结合的方法,基于AMESim平台,完成了对串联式液压混合动力重型车的整车模型、蓄能器模型、变量液压泵和变量液压马达等液压系统的建模：并与MATLAB/Simulink融合连接,进行联合仿真。 (5)在不同工况和不同工作模式下,通过运用AMESim与MATLAB/Simul ink联合仿真,对数据进行分析,验证理论研究的正确性,分析了液压泵／马达响应频率对精确控制且实现液驱混合动力汽车各种控制策略的影响。 【关键词】：AMESim 联合仿真 串联式液压混合动力车辆 液压蓄能器
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 课题研究的背景及意义11-12
• 1.2 液驱混合动力汽车配置方式12-14
• 1.2.1 串联式液驱混合动力汽车12-13
• 1.2.2 并联式液驱混合动力汽车13-14
• 1.2.3 混联式液驱混合动力汽车14
• 1.3 液驱混合动力汽车国内外研究现状14-17
• 1.3.1 液压系统动态特性研究现状15-16
• 1.3.2 定压网络液压马达控制系统研究现状16-17
• 1.4 本文主要研究内容17-18
• 1.5 本章小结18-19
• 第二章 串联式液驱车辆系统的结构及参数匹配19-39
• 2.1 混合动力汽车仿真的建模方法19-20
• 2.2 整车参数及系统工作原理20-21
• 2.2.1 整车参数20
• 2.2.2 系统工作原理20-21
• 2.3 驾驶员模型21-23
• 2.4 二次调节静液传动车辆的仿真模型23-30
• 2.4.1 发动机模型23-26
• 2.4.2 液压泵/马达模型26-28
• 2.4.3 液压蓄能器模型28-30
• 2.5 液压阀及辅助元件的数学模型30-33
• 2.5.1 单向阀30-31
• 2.5.2 溢流阀31-32
• 2.5.3 管路32-33
• 2.6 关键元件的选择准则33-37
• 2.6.1 液压泵/马达参数分析和匹配原则33-35
• 2.6.2 液压蓄能器参数分析和匹配原则35-37
• 2.7 工作压力的匹配计算37-38
• 2.7.1 液压系统额定压力的确定与匹配计算37
• 2.7.2 液压系统最高压力的确定与匹配计算37-38
• 2.8 本章小结38-39
• 第三章 基于AMESim串联液压混合动力车辆建模研究39-61
• 3.1 AMESim软件简介39
• 3.2 建模所用元件介绍39-42
• 3.2.1 发动机模型的建立41
• 3.2.2 液压泵和液压马达模型的建立41-42
• 3.3 传动系参数匹配42-51
• 3.3.1 主减速器速比i_0的确定42-43
• 3.3.2 最大传动比的确定43
• 3.3.3 液压蓄能器的参数选型43-45
• 3.3.4 怠速控制模块45
• 3.3.5 制动能量再生系统模型45-46
• 3.3.6 负载部分模型的建立46-47
• 3.3.7 限压溢流部分47-48
• 3.3.8 液压变量泵伺服控制模型建立48-49
• 3.3.9 轮胎和车身模型参数49-51
• 3.4 变量伺服控制机构对频率响应的影响因素分析51-54
• 3.4.1 液压缸有杆腔直径对截止频率响应的影响52-53
• 3.4.2 液压缸有杆腔行程对截止频率响应的影响53-54
• 3.5 制动工况仿真分析54-58
• 3.5.1 蓄能器参数仿真分析56-58
• 3.5.2 液压泵/马达参数仿真分析58
• 3.6 本章小结58-61
• 第四章 基于AMESim-Simulink联合仿真串联式液压混合动力系统仿真分析61-83
• 4.1 联合仿真技术及基本设置61-62
• 4.2 动力传动系统仿真62-69
• 4.3 制动能量回收系统仿真69-76
• 4.4 完整工况仿真76-81
• 4.5 本章小结81-83
• 第五章 全文总结与研究展望83-85
• 5.1 全文总结83
• 5.2 研究展望83-85
• 致谢85-87
• 参考文献87-91
• 附录91

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