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l2液压与气动2010年第8期

液压混合动力车辆中蓄能器的参数设计研究

任国军，祝凤金

Researchofaccumulatorparametersdesignfor

thehydraulichybridvehicle

RENGuo-jun，ZHUFeng—jin

(菏泽学院机电工程系，山东菏泽274000)

摘要：蓄能器是液压混合动力车辆进行能量回收的关键要素。该文通过蓄能器存储能量的计算公式，
分析了蓄能器的容积、充气压力和最高工作压力对能量存储能力的影响，提出了充分发挥蓄能器能量存储能
力的充气压力和蓄能器容积的确定方法。
关键词：蓄能器；能量回收；液压；车辆

中图分类号：TH137文献标识码：B文章编号：1000-4858(2010)08-0012-03

节能环保型液压混合动力车辆是在原有动力系统
的基础上引入了“制动能量再生系统”。它在确保制
动安全性的前提下，通过在原有车辆底盘上加装一套
液压能量再生系统，使大部分通常被浪费掉的制动能
量有效回收储存，并在起步和加速过程中充分释放，形
成驱动车辆行驶的动力。这无疑是提高能量利用率的
有效途径，同时也会改善车辆的排放性能。

汽车制动能量再生系统按能量存储方式的不同可A．加速信号B．制动信号C．蓄能器压力信号D、E．液压阀控制
分为飞轮储能、蓄电池储能和液压储能三种。其中，液F．变量泵／马达控制G．泵／马达离合器控制H．主离合器控制
压储能适于负载变化频繁的传动系，能在车辆起步和1．发动机2．主离合器3．变速箱4．动力传动装置5．驱动桥
加速时提供给车辆所需要的大扭矩，同时，液压储能可6．电控单元7．泵／马达离合器8．变量泵／马达9．液压阀
IO．液压蓄能器11．安全阀I2．油箱
较长时间储能，各个部件技术成熟，工作可靠，整个系
图1车辆制动能量再生系统原理图
统实现技术难度小，便于实际商业化应用。
2．1蓄能器的充气压力P。和最高工作压力P
1车辆制动能量再生系统工作原理
1)蓄能器充气压力P。的确定
液压混合动力车辆中的制动能量再生系统由传动
汽车在制动或减速过程中，为了将汽车的动能转
系统、液压系统和控制系统三部分组成，如图1所示。
换成液压能回收储存的同时对汽车产生应有的制动作
汽车在制动或减速过程中，系统通过液压泵／马达将汽
用，液压蓄能器必须具有相应的初始压力，即液压蓄能
车的动能转换成液压能，并将液压能存储在液压蓄能
器的充气压力。
器中，当汽车再次起动、加速或爬坡时，系统又通过液
皮囊式蓄能器工作时，可以把工作介质(氮气)看
压马达将液压蓄能器中的液压势能转化为车辆动
作一个独立的热力学系统，蓄能器的工作过程就是这
能，用来辅助发动机满足驱动汽车所要求的峰值功率。
一独立的热力学系统和外界进行能量的传递和转换过
2制动能量回收系统中蓄能器的参数设计

在液压混合动力车辆中，能量的回收与重新利用收稿日期：2010-01—25
主要靠蓄能器来实现，蓄能器的主要参数包括充气压作者简介：任国军(1977一)，男，山东济宁人，讲师，硕士，主
力、最高工作压力及蓄能器的容积。要从事车辆液压传动技术方面的教学与科研工作。
2010年第8期液压与气动13

程。根据玻意尔气体定律，有如下的关系：皮囊式蓄能器来说，从延长其使用寿命考虑应使P：≤
P0=p=P2=const(1)3p。，即P越低于极限压力3，皮囊寿命越长。另外，
式中：、、为在相应的压力P。、P,P下的气体体提高P：虽然可以增加蓄能器有效排油量，但势必使泵
积，单位为L；n为多变指数，等温变化过程取11,=1，绝的工作压力提高，相应功率消耗也提高了，因此P：应
热变化过程取=1．4。小于系统所选泵的额定压力。
随着压力的升高和容积的减小，液压蓄能器存储2．2蓄能器容积的计算
的能量E为在确定蓄能器的公称容积之前，为了分析简便，先
E=一lpdV(2)作如下两点假设：
JVo
(1)车辆的制动工况是在水平路面上进行的；
根据式(1)式可得
(2)液压蓄能器处于理想工作状态，无热量损失。
p：(3)车辆制动时的能量平衡方程为：

1．．
将(3)式代人(2)式可得}，n(一)=E1+E2+E3(10)
厶

=[·一](4)式中：6——公共汽车旋转质量换算系数
m——公共汽车满载质量(kg)
又根据式(1)可得
％——公共汽车制动开始时的初速度(Ⅱl／，s)
I／2
【(5)——公共汽车制动t时刻后的速度(m／s)
J、一
P．E——液压泵回收的能量(J)
将(5)式代人(4)式可得
E：——车轮克服滚动摩擦损失的能量(J)

——
=[[]一](6)车辆克服空气阻力消耗的能量(J)
制动过程最后瞬间制动器中的刹车片消耗的能量
式(6)就是容积为、充气压力为P。的液压蓄能
很小，故不予