太陽能輔助混合動力公交客車動力總成匹配及控制策略研究

【摘要】：能源短缺和環(huán)保問題促使人們轉(zhuǎn)向開發(fā)低污染或者零污染的清潔汽車。目前,混合動力客車被認為是最有希望替代內(nèi)燃機客車成為下一代公路運輸工具的主流,世界各大汽車公司競相在這方面展開研究。對于混合動力客車的設(shè)計開發(fā)來講,動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和參數(shù)匹配非常重要,是實現(xiàn)整車動力性和經(jīng)濟性的基礎(chǔ)。如何提高汽車性能來降低能耗和排放是當(dāng)今汽車技術(shù)研究的重要內(nèi)容。十多年來,電動汽車、混合動力汽車、燃料電池汽車等解決上述問題的新的汽車技術(shù)成為人們研究的熱點。與當(dāng)今汽車技術(shù)水平相適應(yīng),發(fā)動機與電機混合驅(qū)動的混合動力汽車技術(shù)在改善汽車性能、降低汽車排放等方面效果明顯,短期內(nèi)有望成為低能耗、低排放汽車的替代技術(shù) 本文深入研究了混合動力系統(tǒng)的幾種驅(qū)動結(jié)構(gòu)形式、工作原理及它們的優(yōu)缺點；結(jié)合太陽能輔助混合動力公交客車的工作模式、工作特點,提出了太陽能輔助混合動力公交客車驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。同時研究了太陽能輔助混合動力客車動力總成部件選型理論,完成發(fā)動機、儲能元件、電機、變速器以及太陽能電池等的部件選型、參數(shù)匹配與模型建立。重點基于光伏直流物理模型,在Matlab仿真環(huán)境下,開發(fā)光伏陣列的通用模型,并將該模型鑲嵌到Advisor中。該模型融合光伏陣列的最大功率跟蹤(MPPT)功能,可以對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)進行動態(tài)仿真。 本文根據(jù)最大功率點跟蹤的基本原理及常用光伏發(fā)電系統(tǒng)控制的優(yōu)缺點,采用一種基于模糊控制,具有在線參數(shù)調(diào)整的自適應(yīng)占空比擾動法。該方法在不干擾系統(tǒng)正常工作的情況下,能迅速地感知外界的環(huán)境變化。做到快速、準(zhǔn)確地跟蹤太陽能電池的最大功率點。同時結(jié)合ADVISOR仿真軟件分析研究混合動力客車的三種控制策略類型,針對太陽能輔助混合動力客車提出了驅(qū)動模糊控制策略。 最后,運用ADVISOR仿真軟件編輯太陽能輔助混合動力客車動力系統(tǒng)各組成部件文件并對其建模仿真,研究在不同工況與不同控制策略下太陽能輔助混合動力客車的燃油經(jīng)濟性能、綜合性能,與原乍型進行比較,得出太陽能輔助混合動力客車的可行性。 【關(guān)鍵詞】：太陽能 混合動力 動力總成 控制策略 模糊控制 仿真
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：U469.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 引言11
• 1.2 混合動力客車和太陽能電動汽車介紹11-15
• 1.2.1 混合動力公交客車11-14
• 1.2.2 太陽能電動汽車發(fā)展概況14-15
• 1.3 太陽能輔助混合動力公交客乍簡述15
• 1.4 本文研究內(nèi)容15-17
• 第2章 驅(qū)動系統(tǒng)方案分析17-31
• 2.1 不同驅(qū)動方案的混合動力公交客車的結(jié)構(gòu)特點17-23
• 2.1.1 串聯(lián)混合動力公交客車的結(jié)構(gòu)與特點17-18
• 2.1.2 并聯(lián)式混合動力公交客車的結(jié)構(gòu)與特點18-21
• 2.1.3 混聯(lián)式混合動力公交客車的結(jié)構(gòu)特點21-22
• 2.1.4 三種混合動力驅(qū)動結(jié)構(gòu)對比結(jié)果22-23
• 2.2 太陽能輔助混合動力公交客車動力驅(qū)動系統(tǒng)的確定23-30
• 2.2.1 城市公交客車工況特點23
• 2.2.2 驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的確定23-24
• 2.2.3 太陽能輔助混合動力公交客車不同工作模式與能量流分析24-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 總成參數(shù)匹配31-45
• 3.1 整車參數(shù)匹配研究及動力性指標(biāo)31-32
• 3.1.1 研究目標(biāo)31
• 3.1.2 匹配基本原則31
• 3.1.3 整車性能評價指標(biāo)31-32
• 3.1.4 整車參數(shù)32
• 3.2 太陽能輔助混合動力公交客車動力總成選型32-37
• 3.2.1 發(fā)動機的型式32-33
• 3.2.2 蓄電池型式33-35
• 3.2.3 電機型式35-36
• 3.2.4 變速器型式36
• 3.2.5 部件選型結(jié)果36-37
• 3.3 太陽能輔助混合動力公交客車各部件的參數(shù)的匹配37-43
• 3.3.1 發(fā)動機參數(shù)的確定37-38
• 3.3.2 電動機參數(shù)的確定38
• 3.3.3 鎳氫蓄電池參數(shù)的確定38-40
• 3.3.4 太陽能電池參數(shù)的確定40-43
• 3.4 本章小結(jié)43-45
• 第4章 公交客車部件的建模45-63
• 4.1 車輛動力學(xué)模型46-47
• 4.2 發(fā)動機模型47-49
• 4.3 電機模型49
• 4.4 鎳氫電池模型49-52
• 4.5 工況循環(huán)模型52-53
• 4.6 太陽能電池模型53-60
• 4.7 太陽能電池控制模型60-61
• 4.8 本章小結(jié)61-63
• 第5章 公交客車模糊控制器設(shè)計63-79
• 5.1 模糊控制的介紹63-64
• 5.1.1 模糊控制的基本原理63
• 5.1.2 模糊控制系統(tǒng)的組成63-64
• 5.2 太陽能電池峰值功率跟蹤模糊控制器的設(shè)計64-71
• 5.2.1 跟蹤原理64-66
• 5.2.2 跟蹤算法66-67
• 5.2.3 太陽能MPPT模糊控制器的設(shè)計67-71
• 5.3 太陽能輔助混合動力公交客車模糊控制策略的研究71-77
• 5.3.1 并聯(lián)混合動力客車控制策略介紹71-73
• 5.3.2 太陽能輔助混合動力公交客車驅(qū)動模糊控制器的開發(fā)73-77
• 5.4 本章小結(jié)77-79
• 第6章 仿真分析79-91
• 6.1 ADVISOR的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理79-80
• 6.2 系統(tǒng)仿真環(huán)境的預(yù)設(shè)置80-84
• 6.2.1 創(chuàng)建模型m-文件80-81
• 6.2.2 編制車型載入文件81-82
• 6.2.3 部件數(shù)據(jù)文件82-83
• 6.2.4 太陽能輔助混合動力公交客車的Simulink模塊83
• 6.2.5 導(dǎo)入車型圖片83-84
• 6.3 太陽能輔助混合動力公交客車整車性能仿真84-89
• 6.3.1 經(jīng)濟性仿真分析84-85
• 6.3.2 綜合性能的比較85-89
• 6.4 本章小結(jié)89-91
• 第7章 全文總結(jié)與展望91-93
• 7.1 本文的主要工作91
• 7.2 本文的主要創(chuàng)新點91-92
• 7.3 研究展望92-93
• 參考文獻93-99
• 致謝99

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