飛輪式汽車制動能量回收及緩速系統(tǒng)的研究.pdf

1、當前，全世界的汽車保有量正急劇地膨脹，并且保有量中99.9％的汽車都是傳統(tǒng)能源汽車。汽車所帶來的能源消耗壓力和環(huán)境污染壓力正成為一項全球性的挑戰(zhàn)。在這種背景下，提高傳統(tǒng)能源汽車的燃油經(jīng)濟性就成為當前緩解能源和環(huán)境壓力的一條卓有成效的途徑。在車輛制動和下坡時，有相當一部分車輛的總能量是在制動過程中損失掉的，如果在汽車制動和下坡過程中回收部分汽車動能，那么一方面能提高汽車的燃油經(jīng)濟性，另一方面能降低制動器的熱負荷，提高制動零部件的使用壽命。

2、
　　目前，在制動能量回收方面，技術上最為成熟的是電化學儲能式制動能量回收系統(tǒng)，但是這種系統(tǒng)存在僅能應用于新能源汽車的缺點。本文提出了一種結構簡單，可應用于傳統(tǒng)能源汽車上的飛輪式汽車制動能量回收及緩速系統(tǒng)。該系統(tǒng)一方面可以在汽車的制動和下坡工況下實現(xiàn)回收部分汽車動能的作用，另一方面可以在汽車下長坡時實現(xiàn)緩速的作用。該裝置尤其適用于貨車和客車上。本文主要完成了以下工作：
　　首先，根據(jù)飛輪式汽車制動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，并在對傳動裝置、飛輪儲能和能量轉換裝置三個子系統(tǒng)的可能選擇方案作了詳細分析和對比的基礎上，設計了一個較優(yōu)方案。
　　其次，在這個機械結構方案的基礎上，分別對汽車在制動減速和下坡兩種工況下的受力情況進行了分析，并根據(jù)動力學原理，推導出了回收有效制動能量的計算公式，并且詳細闡述了電磁離合器在制動減速和下坡工況的各個階段下的工作情況。
　　再次，根據(jù)飛輪式汽車制動能量回收及緩速系統(tǒng)的工作原理和工作過程，在使

4、回收的制動能量最大化，并且使系統(tǒng)具有一定抗干擾能力的目標下，制訂了該系統(tǒng)在制動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，進行了仿真計算。仿真結果表明，飛輪式汽車制動能量回收及緩速系統(tǒng)可以有效地回收10%-14%的制動能量。在上述的仿真基礎上，又對影響制動能量回收效率的主要結構參數(shù)電磁離合器最大轉矩，儲能飛輪傳動比與儲能飛輪轉動

5、慣量進行了仿真試驗，發(fā)現(xiàn)制動能量回收效率隨著三者的增大而增大。
　　最后，對飛輪式汽車制動能量回收及緩速系統(tǒng)的緩速原理進行了深入研究。研究了該系統(tǒng)實現(xiàn)緩速功能的機械結構、工作原理、控制流程以及能量流動。在此基礎上，建立了該系統(tǒng)在下長坡時的仿真模型，并對其工作過程進行了仿真試驗。飛輪式汽車制動能量回收及緩速系統(tǒng)在回饋能量時有三種工作模式。文中分析了三種工作模式的特點，并對系統(tǒng)在市區(qū)工況，郊區(qū)工況和下長坡工況下的最佳工作模式作了分析。