气动汽车制动能量回收仿真研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com气动汽车制动能量回收仿真研究口荣翠梨口谈乐斌口潘孝斌南京理工大学机械工程学院南京210094摘要：以气动汽车为研究对象：在对其制动过程分析的基础上，建立数学模型彳0用MATLAB软件，对制动能量再生过程中蓄能器的体积、压强以及气动汽车速度随时间的变化进行仿真研究，分析得出影响能量回收效率及制动时间的主要因素。关键词：气动汽车能量回收蓄能器仿真中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1000-4998(2014)03—0026—031概述车制动器的使用寿命。2制动过程的动力学分析随着汽车行业的不断发展，能源问题和环境污染问题日益严重。气动汽车是一

2、种采用高压压缩空气为假设气动汽车制动工况如图2所示，气动汽车制动力源，真正零污染的新能源汽车。现在汽车拥有量动过程中的能量平衡方程为[23：逐渐增多，车流密度越来越大，交通日渐拥挤，汽车需(m+—1w)=+(1)要经常进行减速、起步和加速，制动极为频繁，因此制ra／：r动器的使用寿命大大降低，汽车行驶的安全性得不到式中：m为气动汽车的质量，kg；，w为气动汽车的扭矩，保证．同时汽车的油耗增加，制动时汽车的能量转化N·m；r为气动汽车的车轮半径，m；为气动汽车的速为摩擦的热能而被消耗，造成能量的极大浪费。度，m／s；为气动汽车的转矩，N·m；为空气阻力，N；本文以气动汽车为例，对其制动能

3、量的回收进行为汽车所受的滚动阻力，N。研究，图1为制动能量回收系统原理图。在减速和制由于车轮及传动轴的惯性矩远小于车辆自身惯性动时．液压泵可以将机械能转换为液压能，同时利用蓄能器进行储存，在汽车起步或需要加速的时候，液压泵将液压能转换为机械能进行释放利用，使汽车获得加速度。一方面，汽车制动时的能量得到充分的利用，改善了汽车的燃油经济性能，同时也改善车辆的排放性能；另一方面，可显著提高汽收稿日期：2013年9月)；；[3]郑津洋，缪存坚，寿比南．轻型化一压力容器的发展方向[J]．AutomationandControlEngineering，Wuhan，China，2010．压力容器，2

4、009，26(9)：42—48．[7]GB150．1～4—2011．压力容器[S]．[4]邓阳春，陈钢，杨笑峰，等．确定压力容器安全系数原[8]于明．管路保温层的选择与布置[J]．化工生产与技术，1996则[J]．中国安全科学学报，2008，18(6)：84—88．(2)：49-52．[5]赵亚凡．可靠性方法在压力容器设计中的应用及探讨[J]．[9]姚玉英．化工原理(上册)[M]．天津：科学技术出版社，机械设计与制造，2002(4)：5-6．2oo4：210—257．[6]ZFPang，CLZhang，ZQZhao，etal，Researchon[10]郭莉．保温材料的概况及选择[J]

5、．四川电力技术，2005(1)：ReliabilitySafetyFactorDesignMethodandItsApplication52—55．『C]．2010IEEEInternationalConferenceonMechanic(编辑功成)2014／3机械制造52卷第595期a学兔兔www.xuetutu.com矩，在此可以忽略。同时，由于车辆在低速情况下制动，Pn(o／)(10)其中，空阻设为定值，和滚动阻力的合力为。式中：Pb为蓄能器内气体压力，Pa；Po为蓄能器内充气根据上述条件，对式(1)进行化简：压力，Pa；V为蓄能器内皮囊容积，m；V。为蓄能器内=dx／dt(2)

6、皮囊容积，m；k为气体多变指数，因释放能量较快，可a=dv／dt(3)认为气体在绝热条件下工作，=1．4。蓄能器的容量：m=}(4)Vb=Vo+fq。dt(11)式中：i为传动比，i=10；为二次元件的转矩，N·m。绝热过程气体理论上输出的总能量为：3液压传动的数学建模=【l_(鲁)丁J液压传动部分是制动能量回收系统中的关键组成综上，对式(2)、式(3)、式(4)、式(6)、式(8)、式部分，主要由二次元件及蓄能器组成。二次元件将动力(1O)、式(11)进行联立，组成方程组，利用MATLAB／矩转化为液压能，蓄能器储存所得到的液压能。液压泵Simulink建模与仿真，得到如图3所示的仿

7、真模型。作为二次元件，回收的机械能是通过车轮、主减速器、传动轴和附加齿轮传给泵轴的。液压泵的力矩平衡方4仿真结果程为[3]：蓄能器工作压力的大小要根据汽车转矩来选择．Vspb+Jp％=(5)但是必须在一定的范围内。系统工作的压力越低，则执式中：为二次元件的排量，mL／r；p为二次元件的出行元件的容量越大，系统所需要的流量也会变大，这样油口油压，Pa；为二次元件转动惯量，kg·m2；W为二会加大液压元件的尺寸．但是气动汽车的底盘空间则次元件的转速