面對日益嚴重的能源和環(huán)境問題,傳統(tǒng)的燃油汽車因能耗高、污染嚴重正受到日益嚴峻的挑戰(zhàn)。相比傳統(tǒng)燃油汽車,純電動汽車具有效率高、零排放等優(yōu)點,在節(jié)能和環(huán)保方面有著不可比擬的優(yōu)勢。純電動礦用自卸車(以下簡稱純電動礦車)采用蓄電池作為能源裝置,基本能夠滿足車輛續(xù)駛里程要求。但是,蓄電池相比燃油能量密度低得多,因此,純電動礦車不能夠像燃油汽車那樣“揮霍”能源。此外,純電動礦車作業(yè)時的高比功率和高比能量需求會對蓄電池帶來較大的沖擊,使其效率降低,壽命縮短。在能源系統(tǒng)加入超級電容組成蓄電池-超級電容復(fù)合能源,發(fā)揮不同能源優(yōu)勢,不僅能夠同時滿足純電動礦車對比能量和比功率需求,降低對蓄電池沖擊,延長蓄電池壽命,還能夠提高車載能源系統(tǒng)效率,增加純電動礦車續(xù)駛里程;再生制動技術(shù)是純電動礦車區(qū)別傳統(tǒng)礦車的重要特點,它能夠回收車輛動能,提高車載能源利用效率,延長車輛續(xù)駛里程�？梢�,為實現(xiàn)對純電動礦車有限能量的充分利用,提高能源利用效率,延長蓄電池壽命,對其能量管理及節(jié)能技術(shù)進行研究具有十分重要的意義。本文選擇純電動礦車復(fù)合能源系統(tǒng)及純電動礦車再生能量回收存儲控制兩個方面對其能量管理和節(jié)能技術(shù)進行研究,具體研究內(nèi)容有:首先介紹課題研究背景,回顧純電動汽車及礦用自卸車發(fā)展歷史以及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,總結(jié)純電動汽車關(guān)鍵技術(shù),分析能量管理及節(jié)能技術(shù)對發(fā)展純電動礦車的重要意義,研究現(xiàn)狀和存在的不足。采用MATLAB/Simulink和ADVISOR 2002車輛仿真軟件作為研究工具。對ADVISOR 2002頂層文件進行修改,建立純電動礦車仿真模型;對ADVISOR 2002進行二次開發(fā),實現(xiàn)其復(fù)合能源仿真功能;基于MATLAB/Simulink平臺制定多種再生制動控制策略并嵌入ADVISOR 2002中,對其功能進行擴展。對純電動礦車基本結(jié)構(gòu)和工作原理進行分析,建立純電動礦車動力學(xué)模型;對復(fù)合能源系統(tǒng)進行研究,建立蓄電池和超級電容模型,給出DC/DC功率變換器結(jié)構(gòu),對其工作原理和特點進行分析;根據(jù)國內(nèi)某礦山道路采集的行駛工況數(shù)據(jù),建立純電動礦車行駛工況模型。為評估復(fù)合能源對延長LiFePO4蓄電池使用壽命的影響,在現(xiàn)有小容量LiFePO4蓄電池固定放電倍率循環(huán)壽命模型基礎(chǔ)上,根據(jù)大容量LiFePO4蓄電池固定放電倍率實驗數(shù)據(jù)建立其固定放電倍率循環(huán)壽命預(yù)測模型,并給出其行駛工況下循環(huán)壽命預(yù)測模型。針對單一能源裝置的不足,采用磷酸鐵鋰(LiFeP04)蓄電池-超級電容復(fù)合能源,給出復(fù)合能源拓撲結(jié)構(gòu),建立純電動礦車復(fù)合能源模型;對復(fù)合能源系統(tǒng)的質(zhì)量比和混合比進行匹配;提出了基于規(guī)則的復(fù)合能源控制策略和策略參數(shù)的多目標優(yōu)化方法。仿真結(jié)果表明:復(fù)合能源能夠提高車載能源效率,延長蓄電池使用壽命,提升純電動礦車的經(jīng)濟性能和動力性能。分析再生制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理,建立車輛可提供再生制動力模型;建立車輛坡道制動力學(xué)模型;提出再生制動優(yōu)先控制策略并依此建立多種再生制動策略。通過對不同制動策略進行仿真研究可知:對所研究的純電動礦車,在行駛工況下,采用前輪進行再生制動能夠回收更多的再生制動能量;再生制動技術(shù)能夠降低純電動礦車的能耗,提高整車經(jīng)濟性能。
【學(xué)位單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U469.72
【部分圖文】：

相比公路用汽車，礦用自卸車工作環(huán)境惡劣，行駛工況條件較差，如圖??１－２所示，一般有６％－１０％的坡道，對車輛滿載爬坡能力要求較高。??■■■■■■■??．?？??圖１－２露天開采現(xiàn)場??現(xiàn)有礦用自卸車動力傳動方式主要有機械傳動和電力機械傳動（電動輪）??

ｔａｍ＾ｍ??ｂ）?５５噸鉸接式礦用自卸車??圖１－１礦用自卸車??相比公路用汽車，礦用自卸車工作環(huán)境惡劣，行駛工況條件較差，如圖??１－２所示，一般有６％－１０％的坡道，對車輛滿載爬坡能力要求較高。??■■■■■■■??．?？??圖１－２露天開采現(xiàn)場??現(xiàn)有礦用自卸車動力傳動方式主要有機械傳動和電力機械傳動（電動輪）??兩種。機械傳動方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件多，故障率高，其設(shè)計、生產(chǎn)和維修??成本高難度大，載荷過大時各機械傳動部件很容易損壞；相比機械傳動技術(shù)，??－２－??

環(huán)境污染雙重問題，直接導(dǎo)致礦山作業(yè)環(huán)境變差。??分析現(xiàn)有礦用自卸車工作時的傳動路線可見其存在能量利用效率低和制??動能量浪費現(xiàn)象：采用機械傳動方式的礦用自卸車常用的傳動路線如圖１－３??所不，傳動路線為發(fā)動機?液力自動變速器?傳動軸?主減速器／差速??器一一半軸一一車輪，能量經(jīng)柴油發(fā)動機將化石燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，??經(jīng)過機械系統(tǒng)驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動，一部分能量浪費在液力變矩器和復(fù)雜的機械傳??動系統(tǒng)中。制動時，能量全部以熱量形式消耗掉。??／＾?Ｃ￣￣￣）??發(fā)動機液力變速器傳動軸?￣?Ｊ??ｊＷ?／?／?」卜半軸????、主減速器／差速器??Ｃ—ＪＪ—ＴＩ?Ｋ?ｃ＾ｄ??、?＾?油箱?￥?—）??圖１－３機械傳動示意圖??采用電力機械傳動方式的礦用自卸車如圖１－４所示，其傳動路線為：發(fā)??動機?發(fā)電機?整流／逆變器?電動機?減速器?車輪。能量經(jīng)柴??油發(fā)動機將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能帶動發(fā)電機，通過發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡??能，通過電動機再將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動，能量經(jīng)過多次轉(zhuǎn)變而??使得使用效率降低。制動時
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本文編號：2851369