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原文传递飞轮式汽车制动能量回收及缓速系统的研究

论文题名：	飞轮式汽车制动能量回收及缓速系统的研究
关键词：	飞轮式汽车;制动能量回收;电磁离合器;储能飞轮;缓速系统;使用寿命
摘要：	当前，全世界的汽车保有量正急剧地膨胀，并且保有量中99.9％的汽车都是传统能源汽车。汽车所带来的能源消耗压力和环境污染压力正成为一项全球性的挑战。在这种背景下，提高传统能源汽车的燃油经济性就成为当前缓解能源和环境压力的一条卓有成效的途径。在车辆制动和下坡时，有相当一部分车辆的总能量是在制动过程中损失掉的，如果在汽车制动和下坡过程中回收部分汽车动能，那么一方面能提高汽车的燃油经济性，另一方面能降低制动器的热负荷，提高制动零部件的使用寿命。　　目前，在制动能量回收方面，技术上最为成熟的是电化学储能式制动能量回收系统，但是这种系统存在仅能应用于新能源汽车的缺点。本文提出了一种结构简单，可应用于传统能源汽车上的飞轮式汽车制动能量回收及缓速系统。该系统一方面可以在汽车的制动和下坡工况下实现回收部分汽车动能的作用，另一方面可以在汽车下长坡时实现缓速的作用。该装置尤其适用于货车和客车上。本文主要完成了以下工作：　　首先，根据飞轮式汽车制动能量回收及缓速系统的功能要求，分析了系统的基本组成，并在对传动装置、飞轮储能和能量转换装置三个子系统的可能选择方案作了详细分析和对比的基础上，设计了一个较优方案。　　其次，在这个机械结构方案的基础上，分别对汽车在制动减速和下坡两种工况下的受力情况进行了分析，并根据动力学原理，推导出了回收有效制动能量的计算公式，并且详细阐述了电磁离合器在制动减速和下坡工况的各个阶段下的工作情况。　　再次，根据飞轮式汽车制动能量回收及缓速系统的工作原理和工作过程，在使回收的制动能量最大化，并且使系统具有一定抗干扰能力的目标下，制订了该系统在制动减速工况和下坡工况下的控制流程。在Matlab/simulink环境下，搭建了系统在制动减速工况和下坡工况下仿真模型，并以 NEDC循环工况作为输入条件，进行了仿真计算。仿真结果表明，飞轮式汽车制动能量回收及缓速系统可以有效地回收10%-14%的制动能量。在上述的仿真基础上，又对影响制动能量回收效率的主要结构参数电磁离合器最大转矩，储能飞轮传动比与储能飞轮转动惯量进行了仿真试验，发现制动能量回收效率随着三者的增大而增大。　　最后，对飞轮式汽车制动能量回收及缓速系统的缓速原理进行了深入研究。研究了该系统实现缓速功能的机械结构、工作原理、控制流程以及能量流动。在此基础上，建立了该系统在下长坡时的仿真模型，并对其工作过程进行了仿真试验。飞轮式汽车制动能量回收及缓速系统在回馈能量时有三种工作模式。文中分析了三种工作模式的特点，并对系统在市区工况，郊区工况和下长坡工况下的最佳工作模式作了分析。在NEDC循环工况下，通过仿真分析了系统自重对燃油经济性的影响。仿真结果表明本文所涉及的系统，其制动能量回收指数（回收的有效制动能量与自重多消耗的能量之比）可以达到17.7~24.7。
作者：	王傅忠
专业：	车辆工程
导师：	黄菊花
授予学位：	硕士
授予学位单位：	南昌大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文