基于溫差發(fā)電的汽車低度混合動力系統(tǒng)的研究與仿真

【摘要】：建設資源節(jié)約、環(huán)境友好的社會是人類持續(xù)發(fā)展的客觀要求,而汽車節(jié)能減排是實現(xiàn)這一目標的重要環(huán)節(jié)。溫差發(fā)電器能夠利用汽車尾氣廢熱產(chǎn)生電能,是汽車節(jié)能減排的方向之一。隨著溫差發(fā)電技術的不斷發(fā)展和熱電模塊的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展逐步成熟,汽車尾氣溫差發(fā)電器已經(jīng)成為各國政府、汽車廠家、科研單位和高等院校的研究熱點。 本文探索研究一種基于溫差發(fā)電器的汽車低度混合動力系統(tǒng),重點研究系統(tǒng)的動力性、燃油經(jīng)濟性和排放。首先,通過分析溫差發(fā)電器的理論數(shù)學模型和物理結構,對溫差發(fā)電器各組成部分進行選型并在MATLAB/Simulink建模環(huán)境中搭建系統(tǒng)模型。在熱電模塊的建模過程中,探討了熱電模塊之間的連接方式,結合實際試驗情況設計了一套完整的熱電模塊器件的組合模型；在熱端和冷端的建模過程中,提出將簡化的溫度數(shù)據(jù)矩陣作為溫度信號的概念；在熱管理系統(tǒng)的建模過程中,對整車電氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)模型進行了相關修改。然后,在整車模型中嵌入子系統(tǒng)溫差發(fā)電器。其次,對整車各部件進行選型并對相關參數(shù)進行計算,創(chuàng)新性地提出局部模糊邏輯控制策略的控制方案。最后,通過ADVISOR軟件對整車系統(tǒng)的性能進行仿真,并對以下三種整車模型的動力性、燃油經(jīng)濟性和排放等車輛性能進行了對比和分析。 整車模型Ⅰ——某并聯(lián)單軸聯(lián)合式混合動力系統(tǒng)車輛模型； 整車模型Ⅱ——應用溫差發(fā)電器的整車模型Ⅰ； 整車模型Ⅲ——應用局部模糊邏輯控制策略的整車模型Ⅱ。 整車模型Ⅱ的仿真結果表明,溫差發(fā)電器的使用能夠提高系統(tǒng)的燃油經(jīng)濟性和排放,然而也帶來發(fā)動機和電動機工作效率下降的問題。整車模型Ⅲ的仿真結果表明,應用局部模糊邏輯控制策略后,在系統(tǒng)的燃油經(jīng)濟性和排放得到改善的同時,發(fā)動機、電動機、傳動系統(tǒng)和電池也保持了較好的工作效率。綜上所述,在應用溫差發(fā)電器的汽車低度混合動力系統(tǒng)中,局部模糊邏輯控制能夠有效改善車輛燃油經(jīng)濟性和排放,同時能夠保持各個部件較高的工作效率。 【關鍵詞】：溫差發(fā)電器 并聯(lián)單軸聯(lián)合式 低度混合動力系統(tǒng) 模糊邏輯控制 模態(tài)工況
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：U469.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題背景9-10
• 1.2 溫差發(fā)電技術研究進展10-12
• 1.2.1 熱電材料研究進展10-11
• 1.2.2 熱電模塊研發(fā)現(xiàn)狀11-12
• 1.3 汽車領域溫差發(fā)電技術的研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 國外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 基于溫差發(fā)電的混合動力系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀16
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容16-18
• 第2章 子系統(tǒng)溫差發(fā)電器輸出特性分析18-27
• 2.1 熱電效應18-20
• 2.1.1 塞貝克效應19
• 2.1.2 珀爾帖效應19
• 2.1.3 湯姆遜效應19-20
• 2.1.4 開爾文關系20
• 2.2 單熱電偶輸出特性參數(shù)20-24
• 2.2.1 單熱電偶發(fā)電理論模型20-21
• 2.2.2 熱電材料的屬性參數(shù)21-22
• 2.2.3 單熱電偶輸出特性參數(shù)22-24
• 2.3 熱電模塊的輸出性能參數(shù)24-25
• 2.4 溫差發(fā)電器的輸出特性參數(shù)25-26
• 2.5 本章小結26-27
• 第3章 子系統(tǒng)溫差發(fā)電器的建模和選型27-42
• 3.1 仿真軟件平臺27-28
• 3.2 子系統(tǒng)溫差發(fā)電器概要28-29
• 3.3 熱電模塊建模29-37
• 3.3.1 HZ-20熱電偶的屬性參數(shù)建模29-33
• 3.3.2 HZ-20熱電模塊的輸出特性參數(shù)的建模33-34
• 3.3.3 熱電模塊串并聯(lián)關系的優(yōu)化34-35
• 3.3.4 溫差發(fā)電器熱電模塊模型35-37
• 3.4 熱端選型及建模37-39
• 3.4.1 熱端選型37-38
• 3.4.2 熱端Simulink建模38-39
• 3.5 冷端選型及建模39-41
• 3.6 緊固裝置和熱電管理系統(tǒng)41
• 3.7 本章小結41-42
• 第4章 整車系統(tǒng)選型與參數(shù)匹配42-52
• 4.1 混合動力系統(tǒng)的結構型式和運行模式42-44
• 4.1.1 并聯(lián)單軸聯(lián)合式混合動力的結構型式43-44
• 4.1.2 并聯(lián)單軸聯(lián)合式混合動力的運行模式44
• 4.2 動力總成參數(shù)匹配44-51
• 4.2.1 發(fā)動機基本參數(shù)45-48
• 4.2.2 電動機參數(shù)的選擇48-49
• 4.2.3 電池參數(shù)的選擇49-50
• 4.2.4 動力分配裝置參數(shù)的選擇50-51
• 4.3 本章小結51-52
• 第5章 整車系統(tǒng)分析和仿真52-73
• 5.1 系統(tǒng)控制策略研究52-54
• 5.1.1 混合動力系統(tǒng)控制策略的控制目標52-53
• 5.1.2 混合動力系統(tǒng)控制策略的控制方法53-54
• 5.2 仿真測試設置54-56
• 5.2.1 整車參數(shù)設置54-55
• 5.2.2 加速性能參數(shù)設置55
• 5.2.3 爬坡性能參數(shù)設置55-56
• 5.2.4 仿真行駛工況設置56
• 5.3 整車模型Ⅰ的仿真56-58
• 5.4 整車模型Ⅱ的仿真58-62
• 5.4.1 整車模型Ⅱ能量控制策略58-60
• 5.4.2 整車模型Ⅱ電氣模型修改60
• 5.4.3 整車模型Ⅱ仿真分析和討論60-62
• 5.5 整車模型Ⅲ的仿真62-71
• 5.5.1 整車模型Ⅲ模糊邏輯控制策略概要62-63
• 5.5.2 整車模型Ⅲ模糊邏輯控制策略的設計63-66
• 5.5.3 整車模型Ⅲ仿真分析和討論66-71
• 5.6 溫差發(fā)電器最大輸出功率的限值研究71-72
• 5.7 本章小結72-73
• 第6章 全文總結和展望73-75
• 6.1 全文總結73-74
• 6.2 研究展望74-75
• 致謝75-76
• 參考文獻76-79
• 研究生期間獲得的科研成果79

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