混合动力叉车能耗模型与仿真研究

发布时间：2017-06-01 17:23

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【摘要】：随着工业的不断发展,能源匮乏和环境污染问题日趋严重,节能减排成了当今社会发展的主旋律。不仅汽车领域大力发展新能源技术,在工程机械领域,新能源技术也开始受重视。叉车是用量较大的工程机械,而混合动力叉车集内燃机和电动机于一体,与传统内燃叉车相比,提高了燃油的利用率,降低了排放。混合动力叉车是当前工程机械研究的一大热点。 本文以汽车技术与装备工程研究中心与安徽某公司联合开展的项目为背景,将并联式混合动力叉车作为研究对象,对其展开了研究。首先分析串联式、并联式和混联式混合动力系统结构的特点,根据叉车结构特点和实际工作需要,确定了混合动力叉车并联式结构方案,并对动力系统主要部件(包括发动机、电机和电池)进行选型和参数匹配。 接着基于Matlab/Simulink建模仿真平台,运用前向建模思想,利用试验建模为主,理论建模为辅的方法,建立了发动机模型、电机模型、电池模型、工况模型、驾驶员模型、整车动力学模型和传动系统模型。借鉴混合动力汽车控制策略,初步设计了混合动力叉车控制策略,并将其运用至能耗模型中,仿真结果表明,本文所设计的并联式混合动力叉车满足了设计要求,提出的控制策略是合理有效的,与传统内燃叉车相比,降低了油耗,达到了节能的目的。 最后参照JB/T3300-2010和GB/T19754-2005标准,对混合动力叉车试验样车的动力性和经济性进行测试。试验结果表明样车动力性能达到预期目标,经济性较内燃叉车提高了27.6%。仿真结果与试验结果较为接近,误差在允许的范围之内,验证了本文的建模方法和所建立模型的正确性和可行性,并且所建立的模型具有一定的精度。
【关键词】：并联式混合动力叉车 能耗模型 Matlab/Simulink 参数匹配 试验
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH242
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 致谢8-15
• 第一章 绪论15-22
• 1.1 研究背景及意义15
• 1.2 混合动力叉车概述15-16
• 1.3 混合动力叉车国内外发展现状16-18
• 1.3.1 国外研究现状16-17
• 1.3.2 国内研究现状17-18
• 1.4 混合动力仿真技术研究现状18-21
• 1.4.1 后向仿真19
• 1.4.2 前向仿真19-20
• 1.4.3 仿真软件国内外现状20-21
• 1.5 课题来源及本文研究的主要内容21-22
• 第二章 混合动力叉车动力系统配置与参数匹配研究22-34
• 2.1 混合动力叉车驱动系统结构方案确定22-25
• 2.1.1 串联式混合动力驱动系统22
• 2.1.2 并联式混合动力驱动系统22-23
• 2.1.3 混联式混合动力驱动系统23
• 2.1.4 混合动力叉车各种驱动方式比较23-25
• 2.2 动力系统主要部件选型25-27
• 2.2.1 发动机选型25-26
• 2.2.2 电动机选型26-27
• 2.2.3 储能装置选型27
• 2.3 动力系统主要部件参数匹配27-33
• 2.3.1 发动机参数匹配计算28-29
• 2.3.2 电动机参数匹配计算29-31
• 2.3.3 储能装置参数匹配31-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第三章 混合动力叉车能耗模型研究34-56
• 3.1 混合动力叉车建模基本原则34-35
• 3.2 工况模型35
• 3.3 驾驶员模型35-36
• 3.4 动力系统模型36-47
• 3.4.1 发动机模型36-40
• 3.4.2 电机模型40-41
• 3.4.3 储能装置模型41-47
• 3.5 传动系统模型47-50
• 3.5.1 液力变矩器模型48-49
• 3.5.2 车轮模型49-50
• 3.6 整车动力学模型50-52
• 3.7 起升装置模型52-53
• 3.8 能量分配控制策略设计53-55
• 3.8.1 能量分配控制策略设计原则53
• 3.8.2 行车能量分配控制策略设计53-54
• 3.8.3 起升能量分配控制策略设计54-55
• 3.9 本章小结55-56
• 第四章 混合动力叉车仿真及性能分析56-70
• 4.1 叉车运行工况及试验工况分析56-57
• 4.1.1 叉车运行工况分析56
• 4.1.2 叉车试验工况分析56-57
• 4.2 仿真过程57-60
• 4.2.1 建立能耗仿真模型57
• 4.2.2 模型参数调用设置57-59
• 4.2.3 设置仿真环境参数59-60
• 4.2.4 运行仿真60
• 4.3 混合动力叉车性能仿真分析60-64
• 4.3.1 试验工况速度跟踪分析60-61
• 4.3.2 发动机功率变化分析61
• 4.3.3 电动机功率变化分析61-62
• 4.3.4 发动机运行点分析62-63
• 4.3.5 电池SOC变化分析63
• 4.3.6 试验工况油耗分析63-64
• 4.3.7 整车动力性分析64
• 4.4 混合动力叉车与内燃叉车燃油经济性比较64
• 4.5 不同载荷仿真比较分析64-66
• 4.6 实际工况仿真分析66-69
• 4.7 本章小结69-70
• 第五章 混合动力叉车整车性能试验70-76
• 5.1 试验参照标准及试验设备70-71
• 5.1.1 试验参照标准70
• 5.1.2 试验设备70-71
• 5.2 试验项目及试验前期准备71
• 5.2.1 试验项目71
• 5.2.2 试验前期准备71
• 5.3 试验方案71-74
• 5.3.1 动力性试验71-73
• 5.3.2 经济性试验73-74
• 5.4 试验结果74-75
• 5.5 本章小结75-76
• 第六章 全文工作总结与展望76-78
• 6.1 全文工作总结与创新点76-77
• 6.2 进一步工作展望77-78
• 参考文献78-81
• 攻读硕士学位期间发表的论文81-82
• 附录82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘化博;房生贤;;混合动力技术是叉车发展的方向[J];叉车技术;2011年03期

2 刘松灵;顾力强;;基于Cruise的混合动力汽车传动系统建模与仿真分析[J];传动技术;2008年04期

3 张莉 ,张占仓;交流电动叉车技术与发展[J];工程机械与维修;2005年17期

4 李春林;孙骏;;混合动力叉车研究现状与未来前景[J];装备制造技术;2012年06期

5 周美兰;张昊;卢显Q

本文编号：413127