随着全球汽车保有量的不断增长,车辆消耗化石燃料造成的能源危机与环境污染问题逐渐引起人们的关注。液压混合动力技术作为车辆节能减排技术之一,成为受到世界各国汽车制造商和科研机构的研究热点。液压混合动力系统由于其具有功率密度大、能量转换效率高、安全清洁以及成本低的特点,在工程车辆领域有良好的应用前景。本文的研究课题来自与中冶宝钢的校企合作项目,对宝钢厂区内,长期工作在低速重载、频繁启停状态的陕汽德龙M3000自卸车进行液压混合动力改装,以达到节能减排的目的。本文主要对以下几方面进行研究:(1)液压混合动力车辆配置方式及系统设计本文研究了不同配置方式的液压混合动力系统的优缺点,确定了与本课题研究状况相适应的配置方式----后置并联式液压混合动力系统。针对液压混合动力系统存在的液压泵马达自吸能力不足的问题,本文设计了采用齿轮泵直接为泵马达提供压力油的方案,省去了体积庞大的低压蓄能器,减小了系统的体积和重量,提高了系统有效工作压力。在液压混合动力系统中采用了电磁离合器控制齿轮泵工作,解决了齿轮泵排量与泵马达排量不匹配时的溢流损失,同时在油路设计上加入了保护设计以防止泵马达因吸空而损坏。(2)建立整车数学模型及参数优化分析液压混合动力车辆特性,建立液压混合动力车辆的数学模型,包括驾驶员模型、发动机模型、蓄能器模型、液压泵马达模型、整车模型等。在数学模型的基础上建立以整车综合性能为优化目标的多目标优化函数,并通过加权方法将多目标优化问题转化为单目标优化问题。针对该问题提出了基于遗传算法的并联式液压混合动力系统参数优化方法,确定整车综合性能达到最优时的系统参数,包括:高压蓄能器的容积、最高工作压力和最低工作压力以及泵马达的最大排量。(3)设计基于逻辑门限的能量管理策略及仿真研究针对陕汽德龙M3000搭载的潍柴WP10.300E40柴油发动机,分析了该发动机特性,设计适用于该款发动机的基于逻辑门限的能量管理策略,并确定了该能量管理策略的相关参数。基于AMESim平台,建立了液压混合动力车辆仿真模型和传统车辆模型。为了使仿真模型尽量与实际情况接近,根据宝钢真实道路测试数据,设计了宝钢循环工况。仿真分析了基于逻辑门限的控制策略对发动机工作点的优化,以及在不同载重情况下液压混合动力车辆和传统车辆在宝钢循环工况下的燃油消耗量、动力性能和制动性能,并对比分析了仿真结果与实验结果之间的误差的产生原因。仿真结果显示:液压混合动力车辆的百公里油耗平均下降35.5%,动力性能平均提高15.5%,制动性能平均提高40.9%。(4)样车研制与实验研究根据设计的液压混合动力系统方案和控制策略,进行了混合动力样车研制,并将设计的控制策略应用在样车上。在样车上进行了实车实验,包括能量利用效率实验、动力性能实验以及节油效率实验。通过实验,分析研究了不同系统工作参数、不同工况下液压混合动力车辆的能量利用效率、动力性能以及节能效率。实验结果显示:液压混合动力样车百公里油耗平均下降36.8%,动力性能平均提高16.2%。