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超级电容重型牵引车制动能量回馈系统设计

刘玺斌 马建 郝茹茹 宋青松

刘玺斌, 马建, 郝茹茹, 宋青松. 超级电容重型牵引车制动能量回馈系统设计[J]. 交通运输工程学报, 2013, 13(2): 60-65. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2013.02.009
引用本文: 刘玺斌, 马建, 郝茹茹, 宋青松. 超级电容重型牵引车制动能量回馈系统设计[J]. 交通运输工程学报, 2013, 13(2): 60-65. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2013.02.009
LIU Xi-bin, MA Jian, HAO Ru-ru, SONG Qing-song. Design of regenerative braking energy feedback system for ultracapacitor heavy-duty tractor[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2013, 13(2): 60-65. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2013.02.009
Citation: LIU Xi-bin, MA Jian, HAO Ru-ru, SONG Qing-song. Design of regenerative braking energy feedback system for ultracapacitor heavy-duty tractor[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2013, 13(2): 60-65. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2013.02.009

超级电容重型牵引车制动能量回馈系统设计

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2013.02.009
基金项目: 

国家863计划项目 2012AA111106

详细信息
    作者简介:

    刘玺斌(1963-), 男, 陕西西安人, 陕西汽车集团有限责任公司高级工程师, 长安大学工学博士研究生, 从事新能源汽车研究

    马建(1957-), 男, 陕西西安人, 长安大学教授, 工学博士

  • 中图分类号: U469.72

Design of regenerative braking energy feedback system for ultracapacitor heavy-duty tractor

More Information
    Author Bio:

    LIU Xi-bin(1963-), male, senior engineer, doctoral student, +86-29-83388856, liuxibin@sxqc.com

    MA Jian(1957-), male, professor, PhD, +86-29-82334725, majian@chd.edu.cn

  • 摘要: 针对电动汽车制动能量再生回馈问题, 基于陕汽集团超级电容纯电动重型牵引原型车SX4186EV, 设计了一个新型的复合制动系统, 由独立的制动能量再生回馈与双回路气制动2个子系统并联构成。基于制动强度与实车载荷, 提出一种基于规则的再生制动力与气制动力分配策略。在上海码头牵引车实际行驶工况下, 检验复合制动系统的能量回收效率。试验结果表明: 在满载与空载制动工况下, 制动能量回收效率分别为14.534%与55.617%, 平均值为35.076%, 而铅酸电池与锂电池电动汽车实际回收效率一般仅约为10%, 因此, 超级电容纯电动汽车制动能量回收效率高。

     

  • 图  1  动力总成

    1-电动机; 2-逆变器; 3-超级电容; 4-减速器; 5-空压机; 6-整车控制器

    Figure  1.  Powertrain

    图  2  双回路气制动系统

    1-空压机; 2-金属软管; 3-单向阀; 4-空气干燥器; 5-再生储气罐; 6-五通阀; 7-气包; 8-气压报警传感器; 9-三通阀; 10-手刹制动阀; 11-差动式继动阀; 12-气室; 13-制动器; 14-脚刹制动阀

    Figure  2.  Double-loop air braking system

    图  3  能量回馈制动系统

    Figure  3.  Energy recovery braking system

    图  4  行车过程中超级电容端电压、电流与功率

    Figure  4.  Terminal voltage, current and power of ultracapacitor during driving cycle

    图  5  空载制动电容端电压、电流与功率

    Figure  5.  Terminal voltage, current and power of ultracapacitor under unloaded braking

    图  6  满载制动电容端电压、电流与功率

    Figure  6.  Terminal voltage, current and power of ultracapacitor under full-loaded braking

    表  1  电动机参数

    Table  1.   Parameters of motor

    型式 三相异步交流电动机
    额定电压/V 400
    额定功率/kW 100
    峰值功率/kW 160
    额定转速/(r·min-1) 824
    最高转速/(r·min-1) 4 500
    额定扭矩/(N·m) 1 565
    最大扭矩/(N·m) 2 300
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    表  2  超级电容参数

    Table  2.   Parameters of ultracapacitor

    单体容量/F 160 000
    储能电压/V 350~586
    储能输出能量/(kW·h) 12
    最大充电电流/A 400
    充电停止电流/A 80~160
    最大放电电流/A 600
    电容最高使用温度/℃ 55
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    表  3  逆变器参数

    Table  3.   Parameters of inverter

    额定容量/(kV·A) 220
    额定电压/V 340~650
    额定输出电压/V 400
    额定输出电流/A 320
    工作频率/Hz 0~150
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    表  4  增程测试结果

    Table  4.   Tested result of range-extended ratio

    T/min W3/(kW·h) W1/(kW·h) W2/(kW·h) r/%
    29.3 10.498 2.524 7.974 31.65
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    表  5  回馈效率测试结果

    Table  5.   Tested result of recovery efficiency

    制动模式 空载急刹车 空载中轻度刹车 满载急刹车 满载中轻度刹车
    Ev/(kW·h) 0.181 583 0.179 311 0.498 565 0.505 607
    W4/(kW·h) 0.047 060 0.152 983 0.055 743 0.090 435
    R/% 25.916 85.317 11.181 17.887
    平均回收效率/% 55.617 14.534
    35.076
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  • 收稿日期:  2012-12-12
  • 刊出日期:  2013-04-25

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