重型非公路矿用混合动力自卸车动力系统参数匹配与优化研究
随着全球能源紧缺以及环境污染问题形势的日益严峻，开发低油耗、低排放的新能源汽车逐渐成为汽车工业发展的重要课题。研究和开发融合了传统内燃机汽车和电动汽车二者优点的混合动力汽车，是解决能源和环境问题的重要手段之一，也是当今汽车工业发展的重要方向。本文以汽车节能与新能源横向课题为依托，非公路矿用自卸车原型车马特卡LT3602K相关技术条件为依据，开发重型矿用混合动力自卸车，围绕其动力系统构型选择、参数匹配优化、行驶工况研究及系统建模等关键环节开展研究工作。 混合动力驱动系统的结构形式决定了混合动力汽车的动力传递效率和工程实现难易程度。本文对动力耦合方式和结构布置形式进行研究，依据非公路矿用自卸车的使用条件和使用特点，选取了转矩耦合的单轴并联式混合动力系统。运用汽车理论的相关知识计算了混合动力汽车动力传动部件总成参数，对发动机、电机、电池组及传动系部件等进行了初步的参数匹配及选型。 通过对非公路矿用自卸车的行驶特点和工况进行分析，设计了行驶工况试验测试方案，利用车辆动态性能测试设备VBOX硬件系统进行了工况数据采集工作，借助VBOX TOOLS软件系统强大的数据处理能力对采集到的工况数据进行了处理，最终构建出了适合于重型非公路矿用混合动力自卸车的行驶循环工况。 基于汽车仿真软件AVL CRUISE环境，搭建了重型矿用混合动力自卸车的整车仿真模型，包括发动机、电机、电池组、变速箱和主减速器等各部件的子模型。嵌入整车控制策略和非公路矿用自卸车行驶循环工况，完成了整车的机械连接、电气连接和信号连接等。 混合动力汽车动力系统的参数匹配优化是一个多变量多目标的优化问题。基于正交试验理论研究和分析，采用正交试验方法设计了4因素混合正交试验表，对影响混合动力矿用自卸车燃油经济性的4个参数——发动机功率、电池组容量、电机功率和主减速器速比等参数进行匹配优化。利用AVL CRUISE软件提供的组件变量（Component Variation）功能，设计正交仿真试验（DOE Plan），分析各参数对混合动力矿用自卸车燃油经济性的影响，得到一组整车性能较为理想的参数匹配方案。 最后在矿用自卸车行驶工况下对正交优化方案的整车性能进行了仿真分析。结果表明：正交试验方法得到的动力系统优化匹配方案正确有效，整车动力性和燃油经济性得到了提高。这对重型混合动力系统的参数匹配工作具有重要的参考意义和现实价值。
自卸车;混合动力系统;参数匹配;正交优化;行驶工况
河南科技大学
硕士
车辆工程
郭志军;高爱云
2014
中文
U469.4;U463.2
82
2017-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）