液压机械无级变速器效率特性及能量回收系统研究.doc

液压机械无级变速器效率特性及能量回收系统研究液压机械无级变速器(Hydro-mechanicalContinuouslyVariableTransmission,简称HMCVT),具有可控无级变速、传动功率大、传动效率高、行驶平稳、操控简单的特点,可显著提高重型载重汽车的动力性能、燃油经济性和驾驶舒适性。在国家新型城镇化战略的推动下,我国城镇化建设取得历史性突破,因此载重汽车所面临的城市工况日益增多。在城市工况下,车辆的频繁启停,降低了车辆的燃油经济性,因此需要对HMCVT进行效率特性分析,找出HMCVT的高传递效率车速区间,为合理的驾驶操作提供理论支撑;为了将车辆制动时的动能回收,用于车辆的启动,提高能量的利用率,达到降低油耗的目的,在原有五段式液压机械无级变速器的基础上,设计制动能量回收单元,实现制动能量的回收与利用。本文以某型号300马力重型载重汽车为适用对象,对五征集团设计的五段式液压机械无级变速器的效率特性进行了分析研究;在HMCVT中的液压传动基础上,设计了制动能量回收单元。利用AMESim仿真软件建立传统重型载重汽车整车仿真模型和含有制动能量回收系统的整车仿真模型,分别对HMCVT的效率特性和制动能量回收系统的特性进行仿真与分析;通过搭建制动能量回收单元模拟实验台架,对仿真结果进行实验验证。主要研究内容如下:(1)根据某300马力重型载重汽车的技术参数及传动系统速度分布,对五征集团现有的五段式输出型无级传动方案进行分析,研究了功率流与效率特性的分析计算方法,并对系统产生功率循环的条件、影响功率循环的参数进行分析,总结了功率循环对系统效率的影响规律,得出HMCVT具备较高传递效率的速度区间为40~50km/h。(2)基于HMCVT传动中的液压传动,设计液压制动能量回收单元,并针对现有机构无法保证变量泵/马达在任意车速制动时工作在额定转速区间的问题,设计调速机构,提出了利用离合器,将行星轮系中行太阳轮与行星架锁止,实现对变量泵/马达转速的调节的设计方案;根据蓄能器的连接方式,通过对比单蓄能器与双蓄能器对制动能量回收率的影响,确定采用双蓄能作为蓄能装置的制动能量能量回收系统设计方案。(3)对制动能量回收单元的能量管理及控制策略进行论述,根据车辆的运行工况,以及理想制动转矩分配原则,制定基于理想分配转矩分配曲线的制动转矩分配规则,在保证车辆行驶安全的前提下,最大限度的回收制动能量;在此基础上,建立液压制动控制策略与蓄能器供能起步控制策略。(4)基于仿真软件AMESim,建立制动能量回收系统的整车仿真模型,分别在不同制动强度、制动初始速度、载重以及蓄能器初始压力影响因素下进行仿真,分析上述因素对制动能量回收单元性能与效率的影响规律,提出了可以提高制动能量回收率的驾驶操作建议。(5)搭建制动能量回收单元模拟实验台架,对双蓄能器制动能量回收单元的设计方案与单蓄能器制动能量回收单元设计方案进行对比实验,验证了双蓄能器制动能量回收单元设计方案比单蓄能器制动能量回收单元设计方案回收的制动能量回收率高;对双蓄能器制动能量回收单元受载重、制动强度的影响规律进行验证。