串联式混合动力码头车的结构分析及控制方案

串联式混合动力码头车的结构分析及控制方案 第一部分 主要内容 本文结合码头牵引车辆的实际行驶特点 ,由驱动电机参数选择的一般原则和试验测定的整车最大启动转矩，确定驱动电机的参数选择，并计算出整车加速时间及最大爬坡度，并给出了驱动力 行驶阻力平衡图和功率平衡图。在此基础上，制定所设计混合动力车辆的驱动系统的控制策略，即恒温器 +功率跟随控制策略。 第二部分 串联式混合动力码头车动力装置参数的选定 一 牵引车总长（ 4595 牵引车总宽（ 2464 牵引车总高（ 2819 轴距 (2794 轮距 (前轮 2020,后轮 1820 牵引车质量 (6700 拖车质量 (约 8000 集装箱最大质量 (33000 2箱 66000 整备质量 (14700 满载质量 (80700 原车最大行驶速度（ Km/h） 36车最大爬坡度 18% 二 初步确定驱动电机参数和车辆动力性分析 （ 2 本车初定满载最高车速为 30 Km/h，因此所需驱动电机额定功率应为 75 )761403600(1 3 m a xm a x f 根据驱动电机速度与汽车行驶速度的关系式 （ 2 可得空载最高车速为 40 Km/动电机转速为 2560此驱动电机最高稳定转速可取为2600 电动机最高转速与额定转速的比值，称为电动机扩大恒功率区系数 。本车取 3 。由此可得， ， 由实验测定，本车最大驱动转矩（传动轴处）为 。这样该电机过载系数为 0377.0 a rp mN 67 826m m 2 0 0 0 a x 类型 三相交流异步感 应电机 控制特性 矢量控制，基速以下恒转矩，基速以上恒功率 额定功率 75值功率 182定转矩 定转速 867值转矩 高转速 2600机过载系数 机扩大恒功率区系数 3 表 2联混合动力驱动电动机 计算加速能力时，由汽车行驶方程可得： （ 2 由运动学可知： （ 2 满载时车辆 0 30Km/0s。 驱动电机峰值转矩 （ 2 带入参数得满载时该车最大爬坡度只有 ，远小于原车的爬坡度 18%。 21 1 210 1a n ( a r c s a 行驶阻力平衡图和功率平衡图 作出该车的驱动力行驶阻力平衡图和 功率平衡图 如图 22 0 5 10 15 20 25 30 35 4000 . 511 . 522 . 533 . 544 . 5x 1 04驱动力行驶阻力平衡图U a ( k m / h )F(N)额定驱动力峰值驱动力满载滚动阻力与风阻之和半载滚动阻力与风阻之和空载滚动阻力与风阻之和图 2动力行驶阻力平衡图 0 5 10 15 20 25 30 35 40050100150200250汽车功率平衡图U a ( k m / h )P(定功率峰值功率满载滚动阻力与风阻功率之和半载滚动阻力与风阻功率之和空载滚动阻力与风阻功率之和图 2汽车功率平衡图 三 电机扩大恒功率区系数 和过载系数 对加速时间的影响 对整车加速时间的影响 当 分别取 3、 4、 5时整车的加速时间曲线如下图所示。 0 5 10 15 20 25 30 35 400102030405060U a ( k m / h )t(s)汽车加速时间系数为 2 . 5 时的加速时间系数为 3 时的加速时间系数为 3 . 5 时的加速时间系数为 4 时的加速时间系数为 4 . 5 时的加速时间系数为 5 时的加速时间图 2同 值时的汽车加速时间 所以确定驱动电机扩大恒功率区系数 时比较合适。 3 时电机过载系数对整车加速时间的影响 当 分别取 3、 4、 5时整车的加速时间曲线如下图所示 。 0 5 10 15 20 25 30 35 400102030405060汽车加速时间U a ( k m / h )t(s)系数为 2 . 4 2 时的加速时间系数为 3 时的加速时间系数为 3 . 5 时的加速时间系数为 4 时的加速时间系数为 4 . 5 时的加速时间系数为 5 时的加速时间图 2同 值时的汽车加速时间 因此出于加速性能及成本的综合考虑，驱动电机过载系数 时比较合适。 33四 重新选定的驱动电机参数及车辆动力性分析 类型 三相交流异步感 应电机 控制特性 矢量控制，基速以下恒转矩，基速以上恒功率 额定功率 5值功率 25定转矩 定转速 67值转矩 值转速 600机扩大恒功率区系数 3 过载系数 3 3 3 ，过载系数 时的参数 表 2联混合动力驱动电动机 的车辆动力性分析 (1）最高车速 由于驱动电机 的额定功率相同，故其最高车速也相同。 (2)加速时间 由图 2载系数为 3时的加速时间”曲线可以知，车辆 0 30 Km/速性能明显提高。 (3)最大爬坡度 选用驱动电机 参数带入爬坡度计算公式 2载时车辆最大爬坡度为 比选用驱动电机 所提高。 (4)驱动力 行驶阻力平衡图和功率平衡图 选取驱动电机 行驶阻力平衡图和功率平衡图分别为图 22 0 5 10 15 20 25 30 35 4000 . 511 . 522 . 533 . 544 . 555 . 5x 1 04驱动力行驶阻力平衡图U a ( k m / h )F(N)额定驱动力峰值驱动力满载滚动阻力与风阻之和半载滚动阻力与风阻之和空载滚动阻力与风阻之和0 5 10 15 20 25 30 35 40050100150200250汽车功率平衡图U a ( k m / h )P(定功率峰值功率满载滚动阻力与风阻功率之和半载滚动阻力与风阻功率之和空载滚动阻力与风阻功率之和图 2动力行驶阻力平衡图 图 2汽车功率平衡图 通过最高车速的功率需求来估算发动机的功率。为了保险起见，初定车辆以最高速度 0Km/电机系统单独提供，按此原则初步选择发动机功率： (2式中： 电动机及其控制器的平均效率，取 85； 发电机及其控制器的平均效率，取 85； 空调及附件功率，约为 7由式（ 2发动机功率 。 （初步选择发电机最大功率 选为 105 /mge 113110 3/m a x 第三部分 串联式混合动力码头车的控制策略 串联式混合动力码头车