液压蓄能器制动能量回收系统建模与仿真

殷允朝

【摘 要】本文分析了液压蓄能器混合动力制动回收系统基本组成和工作原理并建立力学模型，重点研究了基于Matlab/simulink仿真和传动比的匹配.结果表明：在最高转速变化允许范围内合理选择传动比的参数匹配，能缩短制动时间和获取较高的制动回收率.

【关键词】液压蓄能器；制动回收系统；Matlab/simulink仿真

【Abstract】Hydraulic accumulator hybrid brake recovery system basic composition and working principle are analyzed，Based on Matlab/simulink and the ratio of matching is key research， The results show that：In the range of allowable maximum speed change the rational selection of parameters matching ratio， Braking time is shortened and Brake recovery rate was improved.

【Key words】Hydraulic accumulator； Recycling braking system； Matlab/simulink simulation

随着城市化的发展公交客车已经成为城市不可或缺的交通工具，但其运行过程中频繁的启停，增加了发动机负荷的能量损失.公交客车在启停过程中，受力主要为制动器的摩擦力与轮胎与地面的摩擦力，使其能量大都转化为热能扩散到大气中[1-4].因此，单动力的公交客车在使用过程中燃油经济性较差，排放污染物较高.

为合理解决上述问题，公交客车大都采用混合动力或使用电动公交客车，有效遏制单动力公交客车能量的损失和环境污染.选取以混合动力（蓄能器）、二次元件（泵/马达）为研究对象，确定蓄能器的选择，根据其选定最高转速，对其在与公交客车相啮合时的传动比进行分析、选择.确定最大传动比，并进行仿真分析.

1 系统基本组成及原理

1.1 系统基本组成

混合动力制动回收系统基本组成：液压系统、传动系统和控制系统三部分组成[5].

1）液压系统：由蓄能器、二次元件（泵/马达）和油箱组成，其主要功用为制动时能量的回收、存储和释放.

2）传动系统：由传动轴上传动齿轮和二次元件（泵/马达）上的齿轮啮合传递制动回收能量.

3）控制系统：由控制阀组成，用于对制动回收系统进行控制与公交客车的检测.

1.2 工作原理

公交客车在行驶中传动齿轮与泵/马达分离，减少了能量的损耗。当公交客车制动时，驱动桥上的动力带动传动轴通过传动齿轮转化给二次元件（泵/马达），液压泵将油液输送到蓄能器实现能量的存储.

2 建立模型与仿真

2.1 模型的建立

制动能量回收系统是一个封闭式循环路线，选取宇通公交客车为模型，考虑模型的复杂性，在不影响实际效果的情况下，对其模型进行优化，具体参数如下表1所示.

在制动过程中制动减速度的变化引起速度的变化并将能量传递给蓄能器，反应为蓄能器体积和压力的变化，进而表现为液压泵/马达扭矩的变化。其变化的范围又促进制动减速度的增加直至制动停车。

2.2 Matlab/simulink仿真

由华德液压选用手册查阅液压泵/马达转速参数表如表1所示. 所选泵/马达排量为80（ml/r），故其最高转速为2240（r/min）.通过设定不同的泵/马达传动比，使得液压泵/马达的转速不同.

由Simulink模块仿真图形，得出不同传动比下的转速变化，进而得出最大传动比，以评估其回收效率.做出不同液压泵/马达传动比下的转动变化如下表2所示.

通过Simulink模块仿真结果表2可以得出在不同液压泵/马达传动比下，其最高转速是不断增加的.当传动比为1.5时，其最高转速达到了2231r/min，本文选取的液压泵/马达参数最高转速为2240r/min.所以最大传动比为1.5.

3 结束语

通过Matlab/simulink仿真分析在不同液压泵/马达下传动比变化，仿真结果得出在允许最高转速选择的条件下，其传动比越大制动能量回收系统效率就越高制动时间也越短.本仿真设计可以有效解决液压泵/马达下的传动比的选择和匹配，在缺乏试验设备和场地的条件下，有效完成理论试验节约资源。

【参考文献】

[1]丁左武，曲金玉，任传波，等.公共汽车制动能量再生系统中的皮囊式液压蓄能器计算与选择[J].轻型汽车技术，2005（11/12）：25-27.

[2]于尧.液压蓄能器在公交车中的节能应用[J].贵州科学，2013，31（3）：49-51.

[3]陈林飞，倪红军，吕帅帅，等.混合动力汽车制动能力回收系统的研究[J].化工新型材料，2014，42（6）：12-14.

[4]闫叶翠，刘庆国，陈杰.液压混合动力公交车动力性能仿真与试验研究[J].汽车工程，2010，2（32）：93-97.

[5]曲金玉，任传波，任国军，等.液压储能式公共汽车制动能量再生系统的节能机理[J].河南科技大学学报：自然科学版，2006，27（5）：14-17.

[6]余志生.汽车理论[M].5版.北京：机械工业出版社，2010.

[责任编辑：汤静]