并聯(lián)式液壓混合動力車輛參數(shù)優(yōu)化及控制策略研究.pdf

1、隨著全球汽車保有量的不斷增長，車輛消耗化石燃料造成的能源危機與環(huán)境污染問題逐漸引起人們的關注。液壓混合動力技術作為車輛節(jié)能減排技術之一，成為受到世界各國汽車制造商和科研機構的研究熱點。液壓混合動力系統(tǒng)由于其具有功率密度大、能量轉換效率高、安全清潔以及成本低的特點，在工程車輛領域有良好的應用前景。本文的研究課題來自與中冶寶鋼的校企合作項目，對寶鋼廠區(qū)內，長期工作在低速重載、頻繁啟停狀態(tài)的陜汽德龍M3000自卸車進行液壓混合動力改裝，以達到

2、節(jié)能減排的目的。本文主要對以下幾方面進行研究:
　　(1)液壓混合動力車輛配置方式及系統(tǒng)設計
　　本文研究了不同配置方式的液壓混合動力系統(tǒng)的優(yōu)缺點，確定了與本課題研究狀況相適應的配置方式----后置并聯(lián)式液壓混合動力系統(tǒng)。針對液壓混合動力系統(tǒng)存在的液壓泵馬達自吸能力不足的問題，本文設計了采用齒輪泵直接為泵馬達提供壓力油的方案，省去了體積龐大的低壓蓄能器，減小了系統(tǒng)的體積和重量，提高了系統(tǒng)有效工作壓力。在液壓混合動力系統(tǒng)中采用

3、了電磁離合器控制齒輪泵工作，解決了齒輪泵排量與泵馬達排量不匹配時的溢流損失，同時在油路設計上加入了保護設計以防止泵馬達因吸空而損壞。
　　(2)建立整車數(shù)學模型及參數(shù)優(yōu)化
　　分析液壓混合動力車輛特性，建立液壓混合動力車輛的數(shù)學模型，包括駕駛員模型、發(fā)動機模型、蓄能器模型、液壓泵馬達模型、整車模型等。在數(shù)學模型的基礎上建立以整車綜合性能為優(yōu)化目標的多目標優(yōu)化函數(shù)，并通過加權方法將多目標優(yōu)化問題轉化為單目標優(yōu)化問題。針對該問題

4、提出了基于遺傳算法的并聯(lián)式液壓混合動力系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化方法，確定整車綜合性能達到最優(yōu)時的系統(tǒng)參數(shù)，包括:高壓蓄能器的容積、最高工作壓力和最低工作壓力以及泵馬達的最大排量。
　　(3)設計基于邏輯門限的能量管理策略及仿真研究
　　針對陜汽德龍M3000搭載的濰柴WP10.300E40柴油發(fā)動機，分析了該發(fā)動機特性，設計適用于該款發(fā)動機的基于邏輯門限的能量管理策略，并確定了該能量管理策略的相關參數(shù)。基于AMESim平臺，建立了液壓混

5、合動力車輛仿真模型和傳統(tǒng)車輛模型。為了使仿真模型盡量與實際情況接近，根據(jù)寶鋼真實道路測試數(shù)據(jù)，設計了寶鋼循環(huán)工況。仿真分析了基于邏輯門限的控制策略對發(fā)動機工作點的優(yōu)化，以及在不同載重情況下液壓混合動力車輛和傳統(tǒng)車輛在寶鋼循環(huán)工況下的燃油消耗量、動力性能和制動性能，并對比分析了仿真結果與實驗結果之間的誤差的產(chǎn)生原因。仿真結果顯示:液壓混合動力車輛的百公里油耗平均下降35.5％，動力性能平均提高15.5％，制動性能平均提高40.9％。