[发明专利]液压混合动力车辆恒压网络动力系统参数匹配方法

摘要

本发明公开一种液压混合动力车辆恒压网络动力系统参数匹配方法，该液压混合动力车辆恒压网络动力系统中包括一个以上液压变压器，为简化计算将一个以上液压变压器所组成的液压变压器组等效为一个液压变压器，令为等效液压变压器；通过变压器等效功率、变压器等效流量和变压器等效排量来表示该等效液压变压器的性能。由此从计算系统的特征驱动力出发，通过各个参数之间的内在联系，逐步确定恒压网络的压力、等效液压变压器的性能参数以及液压变压器的个数、液压马达的排量及个数。该方法解决了含有液压变压器的液压混合动力车辆系统的参数匹配问题，匹配方法简单有效，参数的选择具有灵活性，适用性强。

主权项

液压混合动力车辆恒压网络动力系统参数匹配方法，所述液压混合动力车辆恒压网络动力系统包括由高压蓄能器、低压蓄能器以及自由活塞发动机组成的恒压网络、一个以上液压变压器和一个以上液压马达；其特征在于，将一个以上液压变压器所组成的液压变压器组等效为一个液压变压器，令为等效液压变压器；通过变压器等效功率P_HT、变压器等效流量q_v和变压器等效排量V来表示该等效液压变压器的性能；所述变压器等效功率P_HT为：P_HT＝p_Aq_v/60，变压器等效流量q_v为：q_V＝N_HTVn_HTmax/1000；其中p_A为恒压网络的压力，N_HT为液压变压器的个数，n_HTmax为等效液压变压器的最高转速；则对液压混合动力车辆恒压网络动力系统进行参数匹配指获得恒压网络的压力p_A、变压器等效功率P_HT、变压器等效流量q_v、变压器等效排量V、液压变压器个数N_HT、液压马达排量V_m以及液压马达个数N_m；已知车辆的车重G，液压元件的许用压力为P_max，车轮半径为r，车辆的最大爬坡度为i_max，车辆的最高车速为u_amax和主减速比为i₀；步骤一：定义当等效液压变压器的变压比为1.0时的车辆驱动力为系统的特征驱动力F_d，则：$F_d=\frac{p_A{N}_m{V}_m{i}_0}{2\mathrm{\πr}}---\left(1\right)$依据车辆最大爬坡度i_max、车辆最大动力因数D_max与车辆驱动力之间的匹配关系可得：$F_d=\frac{\sin (\frac{{\mathrm{\α}}_T}{2}+{\mathrm{\θ}}_{\max })}{\sin {\mathrm{\θ}}_{\max }}{D}_{\max }---\left(2\right)$其中α_T为等效液压变压器配流盘T口的有效包角，θ_max为等效液压变压器的最大控制角；由此可获得特征驱动力F_d的值；步骤二：当等效液压变压器达到其最大变压比λ_max时，其A口的压力即恒压网络压力p_A应小于液压元件的许用压力，即应有：由此可获得恒压网络压力p_A的值；上述步骤一与步骤二的先后顺序不做限制；步骤三：确定等效液压变压器的性能参数和液压变压器的个数N_HT(301)当车辆以最高车速行驶时，车辆驱动力最大，此时风阻为主要的阻力，忽略地面摩擦力、加速阻力和爬坡阻力；则此时车辆驱动力为：$F_{T\max }=\frac{C_D{{\mathrm{Au}}_{a\max }}^2}{21.15}=\frac{p_A{N}_m{V}_m{i}_0\sin {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{HT}}}{2\mathrm{\π}r\sin (\frac{{\mathrm{\α}}_T}{2}+{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{HT}})}---\left(3\right)$其中C_D为风阻系数，A为车辆迎风面积，θ_HT为车辆以最高车速行驶时等效液压变压器的控制角；则：$P_{\mathrm{HT}}=p_A{q}_v/60=\frac{F_d{u}_{a\max }\sqrt{{\left(\frac{C_D{{\mathrm{Au}}_{a\max }}^2}{21.15F_d}\right)}^2-\frac{C_D{{\mathrm{Au}}_{a\max }}^2}{21.15F_d}+1}}{2700}---\left(4\right)$由此获得变压器等效功率P_HT；(302)：获得变压器等效功率P_HT及恒压网络压力p_A后，依据式P_HT＝p_Aq_v/60可求得变压器等效流量q_v；(303)：计算液压变压器个数N_HT和变压器等效排量V：依据变压器等效流量q_V＝N_HTVn_HTmax/1000则有：$N_{\mathrm{HT}}V=\frac{q_v}{n_{\mathrm{HT}\max }}---\left(5\right)$依据所要设计车辆的结构形式，即依据所给定的液压变压器的个数N_HT，便可求得变压器等效排量V；步骤四：计算液压马达排量V_m和液压马达个数N_m依据式(1)$F_d=\frac{p_A{N}_m{V}_m{i}_0}{2\mathrm{\πr}}$可求得：$N_m{V}_m=\frac{2\mathrm{\πr}{F}_d}{P_A{i}_0}---\left(6\right)$由此可得到液压马达排量V_m和个数N_m的乘积，依据所要设计车辆的结构形式，即依据所给定的液压马达的个数N_m，便可求得液压马达排量V_m；上述步骤三与步骤四的先后顺序不做限制。