串联式混合动力装载机动力系统的试验平台研究

发布时间：2017-09-07 04:28

  本文关键词：串联式混合动力装载机动力系统的试验平台研究

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【摘要】：轮式装载机是典型工程机械机型之一,因操作灵活、作业效率高等优点被广泛应用。但传统装载机存在传动效率低、能耗高等缺点。目前混合动力技术是公认的解决装载机节能减排的有效措施之一。并联式混合动力装载机仍保留液力变矩器,导致传动系统的传动效率提高幅度较少。串联式混合动力装载机利用驱动电机的无级变速特性去除液力变矩器,使整体传动效率得到提高;且发动机与液压系统和传动系统无直接机械连接,可实现发动机长期处于高效区运行。本文结合国家自然基金“多动力源混合驱动工程车辆的全工况极值载荷度量与外推智能优化(No.51375202)”项目,利用Simulink与Simscape仿真分析和x PC Target快速控制原型技术对串联式混合动力装载机动力系统进行了研究,主要内容如下:1.对串联式混合动力装载机进行了参数匹配与硬件选型。通过分析装载机作业工况特点,为使发动机动力按需分配及提高传统系统效率,利用提出的一种串联式油电混合动力前后桥独立驱动装载机构型为研究基础;以某1.8吨装载机为原型完成了系统参数匹配与硬件选型。2.搭建了串联式混合动力装载机快速控制原型平台。为对试验台进行实时控制与检测,选择了基于x PC Target快速控制原型作为本试验平台的实时控制与检测平台;根据试验平台的控制与检测信号需求选择了NI PCI 6229多功能采集卡和Softing CAN-AC2-PCI通讯卡作为数据通讯元件,并对其通讯功能进行了测试和验证。3.对串联式混合动力装载机动力系统进行了电路设计与控制策略仿真分析。综合考虑串联式混合动力装载机系统工作原理、硬件特性及电路安全保护等因素,设计了基于x PC Target的串联式混合动力装载机动力系统的电路,包括强电回路、弱电回路及控制信号回路;利用Simulink和Simscape对本动力系统中关键电路及其控制策略进行了仿真分析,验证了电路设计及其控制策略的合理性。4.搭建了基于x PC Target的串联混合动力试验平台。根据装载机作业工况及硬件特性制定了测试方案,实现了超级电容对发动机动力的削峰填谷、驱动电机独立驱动控制,验证了串联式混合动力装载机动力系统设计及其控制策略的合理性。仿真和试验结果验证了对串联式混合动力装载机动力系统的电路设计与控制策略的合理性,保证了发动机长期工作在高效区域,提高了传统系统效率,为进一步整车系统的研究提供了前期技术基础与试验平台。
【关键词】：装载机 串联式油电混合 动力系统 快速控制原型 试验平台
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH243
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1.研究背景及意义9-10
• 1.2.国内外研究现状10-15
• 1.2.1 混合动力装载机10-12
• 1.2.2 串联式混合动力系统12-14
• 1.2.3 快速控制原型技术14-15
• 1.3.论文主要内容15-17
• 第2章 串联式混合动力装载机动力系统设计与参数匹配17-25
• 2.1 串联式混合动力装载机动力系统设计17-18
• 2.2 动力系统设计参数18
• 2.3 参数匹配与硬件选型18-23
• 2.3.1 驱动电机18-19
• 2.3.2 发电机组19-21
• 2.3.3 整流器21-23
• 2.3.4 超级电容组23
• 2.4 本章小结23-25
• 第3章 试验平台的快速控制原型搭建25-37
• 3.1 x PC Target环境搭建25-31
• 3.1.1 硬件环境25-27
• 3.1.2 软件环境27-31
• 3.1.3 通讯测试31
• 3.2 采集卡驱动设置31-34
• 3.2.1 NI采集卡31-33
• 3.2.2 CAN通讯卡33-34
• 3.3.数据采集测试34-35
• 3.3.1 NI采集卡34-35
• 3.3.2 CAN通讯卡35
• 3.4.本章小结35-37
• 第4章 动力系统的电路设计及仿真分析37-55
• 4.1 动力系统的电路设计37-42
• 4.1.1 强电回路37-40
• 4.1.2 弱电回路40-41
• 4.1.3 控制系统回路41-42
• 4.2 电路系统Simscape仿真分析42-53
• 4.2.1 超级电容充电回路42-45
• 4.2.2 纯电动驱动电机系统45-48
• 4.2.3 混合动力源驱动电机48-53
• 4.3 本章小结53-55
• 第5章 串联式混合动力系统试验与结果分析55-67
• 5.1 基于x PC Target的串联式混合动力试验平台55-57
• 5.1.1 试验平台设计55-56
• 5.1.2 试验台结构56-57
• 5.2 试验方案设计57-58
• 5.3 试验结果与分析58-66
• 5.3.1 整流器电压标定58-59
• 5.3.2 整流器给超级电容充电59-60
• 5.3.3 系统转动惯量和阻尼测定60-61
• 5.3.4 纯电动驱动电机带载运行61-64
• 5.3.5 混合动力驱动电机带载运行64-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第6章 结论与展望67-69
• 6.1 结论67
• 6.2 展望67-69
• 参考文献69-75
• 作者简介及科研成果75-77
• 致谢77

【参考文献】

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本文编号：807414