混合矿用车再生制动能量回收系统的仿真研究

发布时间：2020-03-23 00:01

【摘要】：本文对后轮并联驱动混合矿用车再生制动能量回收系统进行了研究。当前制约矿用车发展的难题是能耗较大和能量严重浪费,而进行再生制动能量回收是解决上述问题的可行方法之一。后轮并联驱动混合矿用车比传统机械驱动的矿用车有更复杂的结构和高效的性能,不仅能够提供较大的转矩应对复杂的矿山道路工况,而且能回收制动过程中的能量。混合矿用车再生制动能量回收系统要求有储存空间小、能量密度大及无污染等特点,因此,选择蓄电池作为再生制动能量回收系统的储存元件,使混合矿用车回收能量的利用效率有效提高。在设计混合矿用车再生制动能量回收系统时,合理协调再生制动力和机械制动力的分配系数,以确保混合矿用车制动的安全性和稳定性,同时尽可能多地提高制动能量回收效率。本文以后驱型并联式混合矿用车TR50为研究对象,通过理论分析并结合原有车型制定出该混合矿用车的再生制动控制策略,然后利用ADVISOR软件对其再生制动回收系统进行建模与仿真分析,验证再生制动控制策略有效性。首先,通过理论研究的方法分析影响再生制动能量回收效率的主要因素,对该系统关键元件选取及特性分析,并对该车制动过程制动力学分析,基于传统矿用车的制动力分配方法及自身结构特点,在满足ECE制动法规的前提下,制定出一种基于制动强度的再生制动控制策略。然后,在软件ADVISOR中,通过二次开发搭建出混合矿用车的各个模块,建立符合后驱型整车仿真平台,并把制定的再生制动控制策略嵌入再生制动系统中,在ADVISOR软件中建立混合矿用车再生制动系统的仿真模型。最后,选取中国典型矿山工况进行仿真分析,在不同制动强度下进行仿真分析,一般制动强度时制动能量回收率高达65.01%,相比ADVISOR中自带控制策略回收效率提高了23.66%;当电机制动功率近似于174 kw时,电机回收效率达到最大值为31.89%。本文为矿用车市场开发产品提供有效的帮助,为解决能源浪费及降低环境环境提供有效方案,为混合矿用车再生制动能量系统的后续研究提供理论支持。
【图文】：

矿用车,车队

与去年同期相比增长约10%；预计将有至少 10 种有色金属00 万吨以上，与去年同期相比增长约9%左右[1]。由于对中小型矿山的致小吨位矿用自卸车数量和运输成本上升，同时带来更大能源危机及加突出。如图 1.1 所示：矿用自卸车在矿山运输中，运输量大、坡度较重量大导致燃油经济性较差，动力性差等问题。其中矿用自卸车尾气 3 倍左右，人类在节约能源、降低碳排放、提高燃油经济及回收能量，因此，对矿用车的驱动方式研究成为焦点。到目前为止，能量回收上已经取得了重大的突破，但成果并理想，其中混合动力传动技术可运输业节能减排的代表，混合动力技术可以有效的提高传动效率及增下坡过程中提高制动效率并收集制动能量是这一技术的核心。在国内型汽车股份有限公司在 2018 年首次推出混合矿用车 NTH35，在国外丰蓝达已经取得了很大的成功，通过这些实例可以证明混合动力技术是排方案。

趋势图,重型自卸车,驱动形式,产品结构

图 1.2 重型自卸车按驱动形式产品结构趋势研究意义混合矿用车能量回收再生制动系统的核心部件为电机，当车辆制动时电机作为使用，电机发电所需的能量即为矿用车制动所产生的制动动能。矿用车多为重型，矿用车主要工作于矿区，需要经常制动，因此矿用车辆可以回收的制动能是很，所以对制动能回收利用是需要的和可行的。传统的矿用车主要依靠摩擦力来实，制动能通过摩擦转换为热量最终浪费，如 CAT.795AC 就是典型通过电阻栅消到刹车作用，严重浪费了大量的制动能量。深井矿区的矿用车由于频繁启停，所用过程中会消耗大量的能量，是典型的需要优化的工况。混合矿用车是指采用内电机两种混合动力的矿用车，可以有效的解决上述问题，当其电子制动控制系统动信号时使电机工作处于发电机状态[2]电缓行制动时还能减少机械制动的磨损并控制下坡车速的作用。矿用车的制动过程既是降低矿车动能的过程，，由于能量是
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD50

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