混合動力清掃車動力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真

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1、武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文我國城市生活垃圾每年約增長8％，相應(yīng)的帶來的對城市垃圾車輛的需求增長為20％以上。以2000年到2005年的數(shù)據(jù)來統(tǒng)計(jì)，用于城市垃圾處理的車輛的市場需求量已經(jīng)從1800輛增長到5000輛，環(huán)衛(wèi)車輛的巨大的市場需求空間必然將促進(jìn)其自身的快速發(fā)展1110道路清掃車主要是完成道路清掃保潔作業(yè)的專用車輛，作為主要的環(huán)衛(wèi)設(shè)備之一，它是一種集路面清掃、洗刷、垃圾回收和運(yùn)輸為一體的新型高效清掃設(shè)備。其可以廣泛應(yīng)用于城市道路、公路、橋梁、市政以及機(jī)場、城市住宅區(qū)等混凝土路面和瀝青路面的機(jī)械化清掃作業(yè)。路面清

2、掃車不僅可以清掃垃圾，而且還可以除塵和凈化道路上的空氣介質(zhì)，這樣既保證了道路的美觀，維護(hù)了環(huán)境的衛(wèi)生，也維持了路面的良好工作狀況，減少和預(yù)防了交通事故的發(fā)生，并且延長了路面的使用壽命。道路清掃如果用人工完成，一方面工作強(qiáng)度大，效率低，工作艱苦，特別是在車行如梭的道路上，清掃工人的工作是非常危險(xiǎn)的。應(yīng)用了道路清掃車后，車輛可以一邊行駛一邊進(jìn)行清掃作業(yè)，其自動化程度高、速度快、安全性好，目前在國內(nèi)越來越多的采用路面清掃車進(jìn)行路面養(yǎng)護(hù)。清掃車在工作區(qū)域里執(zhí)行清掃任務(wù)的時候，速度一般在5-'-'lOkm／h，速度較低，致使

3、汽車發(fā)動機(jī)長期工作在低效率區(qū)域，帶來了燃油利用率低，排放高等問題。隨著國內(nèi)采用道路清掃車進(jìn)行路面清掃的趨勢的增強(qiáng)，道路清掃車在執(zhí)行清掃任務(wù)時所帶來的高油耗和排放的問題無疑是與國家所提倡的節(jié)能、綠色、環(huán)保政策背道而馳的，所以越發(fā)的值得關(guān)注。在國家關(guān)于新能源汽車的“三縱三橫"的總體規(guī)劃中，混合動力電動汽車無疑是結(jié)合了新、老技術(shù)的最可行的方案，混合動力系統(tǒng)為將來的生態(tài)平衡提供了希望，因?yàn)槿加拖脑缴?、排放就越少，并且?nèi)燃機(jī)穩(wěn)定的工況使得其對所排放的氣體的成分易于控制，同時能夠避免純電動汽車行駛里程短和能量補(bǔ)充效率低的缺點(diǎn)

4、。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，傳統(tǒng)的道路清掃車，在日常使用的過程中，每月光支付燃油消耗就需大約2萬人民幣，經(jīng)濟(jì)性較差，因而采用混合動力技術(shù)對傳統(tǒng)的道路清掃車進(jìn)行改裝，具有一定的經(jīng)濟(jì)價值?？傊?，結(jié)合道路清掃車的運(yùn)行工作特點(diǎn)進(jìn)行混合動力設(shè)計(jì)，可以有效的提高燃油經(jīng)濟(jì)性，減少排放，通過相關(guān)設(shè)計(jì)，降低其改裝成本，對于建設(shè)綠色交通、節(jié)能城市乃至和諧型社會都具有十分重要的意義。2武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文1．2混合動力技術(shù)在專用汽車上的應(yīng)用現(xiàn)狀目前國內(nèi)外主要集中在乘用車領(lǐng)域開發(fā)混合動力車型，國外的有日本豐田公司的Pruise、本田汽車公司的In

5、sight，美國通用汽車公司的Volt等車型，國內(nèi)的有上汽、東風(fēng)、比亞迪，奇瑞等公司致力于此方面的研究，但對于道路清掃車進(jìn)行混合動力改裝的國內(nèi)外的研究鳳毛麟角，無例可循，由于專用車多采用貨車底盤進(jìn)行改裝，我們可以從國內(nèi)外其他的混合動力專用車和貨車的設(shè)計(jì)中借鑒經(jīng)驗(yàn)。戴姆勒公司于2008年，將采用梅賽德斯柴油機(jī)技術(shù)和三菱扶桑、福來納的混合動力技術(shù)Canter、Atego等貨車，在英國進(jìn)行了實(shí)車運(yùn)行試驗(yàn)，非常值得關(guān)注。圖1．1是一輛基于美國福萊納M2型混合動力底盤的高空作業(yè)車，可以只靠電力驅(qū)動行駛。早在2006年夏季，三

6、菱扶桑就將混合動力技術(shù)運(yùn)用于其量產(chǎn)的Canter輕型貨車上。其底盤所安裝的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，包括：柴油機(jī)一臺，其最大功率為107Kw(145Ps)；電動機(jī)一臺，功率為35Kw：相應(yīng)配套的自動變速器以及容量為1．9Kwh的蓄電池組。車輛啟動時只依靠電機(jī)驅(qū)動，當(dāng)進(jìn)入加速階段才會進(jìn)入到柴油機(jī)驅(qū)動階段，當(dāng)遭遇紅燈，需要怠速停車時，柴油發(fā)動機(jī)將熄火關(guān)閉；制動時，蓄電池能進(jìn)行制動能量回收。除此之外，該系統(tǒng)還被用于總質(zhì)量為12t福萊納M2型中型貨車進(jìn)行改裝試驗(yàn)，將原有裝備的功率為205Kw的梅賽德斯輕型直列6缸MBE906柴油機(jī)

7、更換為質(zhì)量相對較小的4缸OM924LA發(fā)動機(jī)，它的最大功率為160Kw(218Ps)，最大扭矩為810Nm，同時配以輸出功率44Kw和輸出扭矩420Nm的電機(jī)，該混合動力系統(tǒng)輸出功率水平與原來的6缸發(fā)動機(jī)水平相當(dāng)。據(jù)測試，改多了60Kg，燃油消耗卻減輕很多。圖1．1混合動力高空作業(yè)車3武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文圖1．2混合動力廂式貨車?yán)^2006年沃爾沃汽車公司發(fā)布了FM混合動力概念車之后，2008年，其又在瑞典發(fā)布了兩輛全球首款混合動力垃圾處理車，如圖1．3所示。同它的前輩一樣，這兩款混合動力垃圾處理車同時裝備了柴油

8、發(fā)動機(jī)和電動機(jī)，其采用了I—SAM(一體式起動發(fā)電機(jī))和高達(dá)320PS的7L柴油發(fā)動機(jī)，有效功率達(dá)到120KW，同時配備了可通過制動再生能量充電的鋰電池和沃爾沃I—Shifi【變速箱，其驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1．4所示，圖中藍(lán)色部分為電氣部分，其中所標(biāo)注1--SAM電動機(jī)同時具備發(fā)電機(jī)的功能，可以給蓄電池組6提供制動回收能量。該系統(tǒng)的核心是能量管理單元5，它控制著