張娟

摘要：汽車制動集能夠提高經(jīng)濟(jì)性并降低排放。以AMESim為平臺，對某公共汽車制動集能系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計與建模。以一定的初速度制動，分別對其制動集能過程和起步放能過程進(jìn)行仿真，仿真算例表明制動集能能有效提高汽車燃油經(jīng)濟(jì)性，所建立的汽車制動集能系統(tǒng)模型能夠便捷地用于汽車制動集能系統(tǒng)。設(shè)計，能夠增強(qiáng)研發(fā)速度，節(jié)省成本。

關(guān)鍵詞：制動能量回收液壓蓄能器AMESim

中圖分類號：TH86 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（c）-0092-01

汽車作為一種新的交通運輸工具給人類社會帶來了深遠(yuǎn)影響，但也給世界帶來能源危機(jī)、環(huán)境問題，安全問題[1]。制動集能，又叫制動能量再生或制動能量回收，在制動時通過與驅(qū)動橋相連的能量轉(zhuǎn)換裝置將汽車的部分機(jī)械能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量，并儲存在能量儲存裝置中，提高了整車燃油經(jīng)濟(jì)型，減少了污染物的排放[2～4]。本文以AMESim為平臺，對某公共汽車制動集能系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計與建模對集能系統(tǒng)的研發(fā)具有促進(jìn)意義。

1并聯(lián)式液壓制動集能系統(tǒng)AMESim模型的建立

模型由機(jī)械、液壓、信號控制三部分組成：機(jī)械部分包括：離合器、變速器、傳動軸、平動/轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器、車身質(zhì)量塊、踏板力傳感器。液壓部分包括：單向定量液壓泵/馬達(dá)、二位三通換向閥、液壓蓄能器、溢流閥、單向閥、壓力傳感器、液壓管路、過濾器、油箱。信號控制部分：x/y比較環(huán)節(jié)、離合器控制信號、換向閥控制函數(shù)。

系統(tǒng)工作原理如下：首先以Braking force處的K值模擬制動踏板力，經(jīng)力傳感器測定后與x/y比較環(huán)節(jié)處的K（設(shè)為0）進(jìn)行比較，這里可以將制動踏板的受力情況簡化為兩種情形，即一種是踏板受力（此時K0）；另一種情形是踏板不受力（此時K=0）。當(dāng)踏板受力時，離合器1結(jié)合，換向閥PA口通、T口止，表征系統(tǒng)開始制動集能，右邊的機(jī)械部分可以設(shè)置汽車的制動初速度、質(zhì)量等參數(shù)，這樣系統(tǒng)便具有了初始動能，這部分能量以轉(zhuǎn)矩的形式傳遞到液壓泵的泵軸上，泵開始從油箱經(jīng)換向閥的P、A口向蓄能器中泵油，儲存在蓄能器中的氮氣被壓縮，車身的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能在蓄能器中得以儲存，其能量傳遞路線為：車身傳動軸變速器離合器1液壓泵單向閥換向閥P、A口液壓蓄能器。

2仿真算例及結(jié)果分析

由于常年行駛在城市的公共汽車大多數(shù)時候是以較低的車速運行的，所以本設(shè)計以45km/h為制動初速度對公交車進(jìn)行制動集能仿真。仿真參數(shù)采用某企業(yè)的公交車物理參數(shù)。該車制動時，設(shè)置Braking force處的K值為正值（比如10），Body of vehicle處的速度為45km/h，運行時間15s，此時離合器1結(jié)合，換向閥PA口通、T口止，在制動初速度為45km/h時，車身質(zhì)量為18000kg的城市公共汽車在僅使用制動集能系統(tǒng)進(jìn)行制動時，制動距離為43m，制動時間10s，蓄能器氣體壓力在前3s上升迅速，而后增速變慢，并在第6s時達(dá)到定值21.6039MPa，這是由于制動一段時間后車身速度逐漸下降，泵軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩下降，當(dāng)泵軸轉(zhuǎn)動所造成的油壓不足以克服蓄能器的預(yù)充壓力時，蓄能器的儲能過程結(jié)束。蓄能器的氣體體積與氣體壓力之間滿足波義耳定律，故其變化趨勢與蓄能器氣體壓力相反。車身動能隨著時間的推移而逐漸減小，蓄能器儲存的能量則越來越多，最終達(dá)到一個定值。車身具有的初始動能為2.36×108J，蓄能器最終儲存的能量為1.6×108J，能量回收率大約68%，造成能量損失的地方主要有汽車的行駛阻力損失（包括滾動阻力和坡度阻力）、機(jī)械傳動系統(tǒng)的能量損失、液壓泵的能量損失等。

3結(jié)語

本文基于AMESim軟件對某公共汽車制動集能系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計與建模分析。仿真算例表明制動集能能得到了較大的能量回收率，有效提高汽車燃油經(jīng)濟(jì)性，所建立的汽車制動集能系統(tǒng)模型能便捷地用于汽車制動集能系統(tǒng)設(shè)計，節(jié)省成本。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳正乾.汽車再生制動能量回收系統(tǒng)綜述[J].理論科學(xué)，2010.

[2] 張子英，張保成.車輛制動能量回收再利用技術(shù)研究[J].節(jié)能技術(shù)，2010，28（3）.

[3] 張維剛，朱小林.液壓技術(shù)在混合動力汽車節(jié)能方面的應(yīng)用[J].機(jī)床與液壓，2006（6）：144-146.

[4] 郗建國，高振萍，陳杰，等.基于AMESim的制動能量再生系統(tǒng)建模[J].機(jī)械設(shè)計與制造，2010（9）.