飛輪式汽車(chē)制動(dòng)能量回收及緩速系統(tǒng)的研究.pdf

1、當(dāng)前，全世界的汽車(chē)保有量正急劇地膨脹，并且保有量中99.9％的汽車(chē)都是傳統(tǒng)能源汽車(chē)。汽車(chē)所帶來(lái)的能源消耗壓力和環(huán)境污染壓力正成為一項(xiàng)全球性的挑戰(zhàn)。在這種背景下，提高傳統(tǒng)能源汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性就成為當(dāng)前緩解能源和環(huán)境壓力的一條卓有成效的途徑。在車(chē)輛制動(dòng)和下坡時(shí)，有相當(dāng)一部分車(chē)輛的總能量是在制動(dòng)過(guò)程中損失掉的，如果在汽車(chē)制動(dòng)和下坡過(guò)程中回收部分汽車(chē)動(dòng)能，那么一方面能提高汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性，另一方面能降低制動(dòng)器的熱負(fù)荷，提高制動(dòng)零部件的使用壽命。

2、
　　目前，在制動(dòng)能量回收方面，技術(shù)上最為成熟的是電化學(xué)儲(chǔ)能式制動(dòng)能量回收系統(tǒng)，但是這種系統(tǒng)存在僅能應(yīng)用于新能源汽車(chē)的缺點(diǎn)。本文提出了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可應(yīng)用于傳統(tǒng)能源汽車(chē)上的飛輪式汽車(chē)制動(dòng)能量回收及緩速系統(tǒng)。該系統(tǒng)一方面可以在汽車(chē)的制動(dòng)和下坡工況下實(shí)現(xiàn)回收部分汽車(chē)動(dòng)能的作用，另一方面可以在汽車(chē)下長(zhǎng)坡時(shí)實(shí)現(xiàn)緩速的作用。該裝置尤其適用于貨車(chē)和客車(chē)上。本文主要完成了以下工作：
　　首先，根據(jù)飛輪式汽車(chē)制動(dòng)能量回收及緩速系統(tǒng)的功能要求

3、，分析了系統(tǒng)的基本組成，并在對(duì)傳動(dòng)裝置、飛輪儲(chǔ)能和能量轉(zhuǎn)換裝置三個(gè)子系統(tǒng)的可能選擇方案作了詳細(xì)分析和對(duì)比的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一個(gè)較優(yōu)方案。
　　其次，在這個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，分別對(duì)汽車(chē)在制動(dòng)減速和下坡兩種工況下的受力情況進(jìn)行了分析，并根據(jù)動(dòng)力學(xué)原理，推導(dǎo)出了回收有效制動(dòng)能量的計(jì)算公式，并且詳細(xì)闡述了電磁離合器在制動(dòng)減速和下坡工況的各個(gè)階段下的工作情況。
　　再次，根據(jù)飛輪式汽車(chē)制動(dòng)能量回收及緩速系統(tǒng)的工作原理和工作過(guò)程，在使

4、回收的制動(dòng)能量最大化，并且使系統(tǒng)具有一定抗干擾能力的目標(biāo)下，制訂了該系統(tǒng)在制動(dòng)減速工況和下坡工況下的控制流程。在Matlab/simulink環(huán)境下，搭建了系統(tǒng)在制動(dòng)減速工況和下坡工況下仿真模型，并以 NEDC循環(huán)工況作為輸入條件，進(jìn)行了仿真計(jì)算。仿真結(jié)果表明，飛輪式汽車(chē)制動(dòng)能量回收及緩速系統(tǒng)可以有效地回收10%-14%的制動(dòng)能量。在上述的仿真基礎(chǔ)上，又對(duì)影響制動(dòng)能量回收效率的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)電磁離合器最大轉(zhuǎn)矩，儲(chǔ)能飛輪傳動(dòng)比與儲(chǔ)能飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)

5、慣量進(jìn)行了仿真試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)制動(dòng)能量回收效率隨著三者的增大而增大。
　　最后，對(duì)飛輪式汽車(chē)制動(dòng)能量回收及緩速系統(tǒng)的緩速原理進(jìn)行了深入研究。研究了該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)緩速功能的機(jī)械結(jié)構(gòu)、工作原理、控制流程以及能量流動(dòng)。在此基礎(chǔ)上，建立了該系統(tǒng)在下長(zhǎng)坡時(shí)的仿真模型，并對(duì)其工作過(guò)程進(jìn)行了仿真試驗(yàn)。飛輪式汽車(chē)制動(dòng)能量回收及緩速系統(tǒng)在回饋能量時(shí)有三種工作模式。文中分析了三種工作模式的特點(diǎn)，并對(duì)系統(tǒng)在市區(qū)工況，郊區(qū)工況和下長(zhǎng)坡工況下的最佳工作模式作了分析。