太阳能辅助混合动力公交客车动力总成匹配及控制策略研究

【摘要】：能源短缺和环保问题促使人们转向开发低污染或者零污染的清洁汽车。目前,混合动力客车被认为是最有希望替代内燃机客车成为下一代公路运输工具的主流,世界各大汽车公司竞相在这方面展开研究。对于混合动力客车的设计开发来讲,动力系统的结构设计和参数匹配非常重要,是实现整车动力性和经济性的基础。如何提高汽车性能来降低能耗和排放是当今汽车技术研究的重要内容。十多年来,电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车等解决上述问题的新的汽车技术成为人们研究的热点。与当今汽车技术水平相适应,发动机与电机混合驱动的混合动力汽车技术在改善汽车性能、降低汽车排放等方面效果明显,短期内有望成为低能耗、低排放汽车的替代技术 本文深入研究了混合动力系统的几种驱动结构形式、工作原理及它们的优缺点；结合太阳能辅助混合动力公交客车的工作模式、工作特点,提出了太阳能辅助混合动力公交客车驱动系统的结构。同时研究了太阳能辅助混合动力客车动力总成部件选型理论,完成发动机、储能元件、电机、变速器以及太阳能电池等的部件选型、参数匹配与模型建立。重点基于光伏直流物理模型,在Matlab仿真环境下,开发光伏阵列的通用模型,并将该模型镶嵌到Advisor中。该模型融合光伏阵列的最大功率跟踪(MPPT)功能,可以对太阳能光伏发电系统进行动态仿真。 本文根据最大功率点跟踪的基本原理及常用光伏发电系统控制的优缺点,采用一种基于模糊控制,具有在线参数调整的自适应占空比扰动法。该方法在不干扰系统正常工作的情况下,能迅速地感知外界的环境变化。做到快速、准确地跟踪太阳能电池的最大功率点。同时结合ADVISOR仿真软件分析研究混合动力客车的三种控制策略类型,针对太阳能辅助混合动力客车提出了驱动模糊控制策略。 最后,运用ADVISOR仿真软件编辑太阳能辅助混合动力客车动力系统各组成部件文件并对其建模仿真,研究在不同工况与不同控制策略下太阳能辅助混合动力客车的燃油经济性能、综合性能,与原乍型进行比较,得出太阳能辅助混合动力客车的可行性。 【关键词】：太阳能 混合动力 动力总成 控制策略 模糊控制 仿真
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 引言11
• 1.2 混合动力客车和太阳能电动汽车介绍11-15
• 1.2.1 混合动力公交客车11-14
• 1.2.2 太阳能电动汽车发展概况14-15
• 1.3 太阳能辅助混合动力公交客乍简述15
• 1.4 本文研究内容15-17
• 第2章 驱动系统方案分析17-31
• 2.1 不同驱动方案的混合动力公交客车的结构特点17-23
• 2.1.1 串联混合动力公交客车的结构与特点17-18
• 2.1.2 并联式混合动力公交客车的结构与特点18-21
• 2.1.3 混联式混合动力公交客车的结构特点21-22
• 2.1.4 三种混合动力驱动结构对比结果22-23
• 2.2 太阳能辅助混合动力公交客车动力驱动系统的确定23-30
• 2.2.1 城市公交客车工况特点23
• 2.2.2 驱动系统结构的确定23-24
• 2.2.3 太阳能辅助混合动力公交客车不同工作模式与能量流分析24-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 总成参数匹配31-45
• 3.1 整车参数匹配研究及动力性指标31-32
• 3.1.1 研究目标31
• 3.1.2 匹配基本原则31
• 3.1.3 整车性能评价指标31-32
• 3.1.4 整车参数32
• 3.2 太阳能辅助混合动力公交客车动力总成选型32-37
• 3.2.1 发动机的型式32-33
• 3.2.2 蓄电池型式33-35
• 3.2.3 电机型式35-36
• 3.2.4 变速器型式36
• 3.2.5 部件选型结果36-37
• 3.3 太阳能辅助混合动力公交客车各部件的参数的匹配37-43
• 3.3.1 发动机参数的确定37-38
• 3.3.2 电动机参数的确定38
• 3.3.3 镍氢蓄电池参数的确定38-40
• 3.3.4 太阳能电池参数的确定40-43
• 3.4 本章小结43-45
• 第4章 公交客车部件的建模45-63
• 4.1 车辆动力学模型46-47
• 4.2 发动机模型47-49
• 4.3 电机模型49
• 4.4 镍氢电池模型49-52
• 4.5 工况循环模型52-53
• 4.6 太阳能电池模型53-60
• 4.7 太阳能电池控制模型60-61
• 4.8 本章小结61-63
• 第5章 公交客车模糊控制器设计63-79
• 5.1 模糊控制的介绍63-64
• 5.1.1 模糊控制的基本原理63
• 5.1.2 模糊控制系统的组成63-64
• 5.2 太阳能电池峰值功率跟踪模糊控制器的设计64-71
• 5.2.1 跟踪原理64-66
• 5.2.2 跟踪算法66-67
• 5.2.3 太阳能MPPT模糊控制器的设计67-71
• 5.3 太阳能辅助混合动力公交客车模糊控制策略的研究71-77
• 5.3.1 并联混合动力客车控制策略介绍71-73
• 5.3.2 太阳能辅助混合动力公交客车驱动模糊控制器的开发73-77
• 5.4 本章小结77-79
• 第6章 仿真分析79-91
• 6.1 ADVISOR的系统结构与工作原理79-80
• 6.2 系统仿真环境的预设置80-84
• 6.2.1 创建模型m-文件80-81
• 6.2.2 编制车型载入文件81-82
• 6.2.3 部件数据文件82-83
• 6.2.4 太阳能辅助混合动力公交客车的Simulink模块83
• 6.2.5 导入车型图片83-84
• 6.3 太阳能辅助混合动力公交客车整车性能仿真84-89
• 6.3.1 经济性仿真分析84-85
• 6.3.2 综合性能的比较85-89
• 6.4 本章小结89-91
• 第7章 全文总结与展望91-93
• 7.1 本文的主要工作91
• 7.2 本文的主要创新点91-92
• 7.3 研究展望92-93
• 参考文献93-99
• 致谢99

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