混合動(dòng)力汽車(chē)廢氣能量回收系統(tǒng)控制策略研究

【摘要】：廢氣能量回收是提高混合動(dòng)力汽車(chē)節(jié)能減排效果的有效手段之一。廢氣能量回收系統(tǒng)能在混合動(dòng)力汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中將發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣能量轉(zhuǎn)換為電能存儲(chǔ)于電池中，實(shí)現(xiàn)廢氣能量回收，因此廢氣能量回收能進(jìn)一步減少混合動(dòng)力汽車(chē)的燃油消耗和污染物排放。 混合動(dòng)力汽車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，存在著不同的工作模式，因此對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)廢氣能量回收系統(tǒng)控制策略進(jìn)行深入研究，獲取發(fā)動(dòng)機(jī)工況、渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速和電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的最佳匹配規(guī)律，對(duì)提高廢氣能量回收效率和整車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性都具有重要意義。本文以某混合動(dòng)力汽車(chē)為研究對(duì)象，研究了廢氣能量回收系統(tǒng)控制策略，建立了能量回收系統(tǒng)的模型并進(jìn)行了仿真分析，論文的主要工作內(nèi)容有： 1分析了混合動(dòng)力汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣能量特性，綜合考慮汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪機(jī)、高速發(fā)電機(jī)特性，研究國(guó)內(nèi)外關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣能量回收技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，提出了廢氣能量回收系統(tǒng)控制策略。 2利用仿真軟件對(duì)LJ491QE發(fā)動(dòng)機(jī)工作模式和廢氣特性進(jìn)行了分析，得到了發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣壓力、溫度、流速和質(zhì)量流量隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化曲線，根據(jù)有關(guān)理論計(jì)算出渦輪機(jī)部分基本參數(shù)，參考基本參數(shù)選擇了某國(guó)產(chǎn)H1A型渦輪機(jī)。根據(jù)渦輪機(jī)輸出轉(zhuǎn)速和功率范圍選擇了某國(guó)產(chǎn)GWD1500型永磁同步高速發(fā)電機(jī)。渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)選用了步進(jìn)電機(jī)，對(duì)可變截面渦輪調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行了選型設(shè)計(jì)，最后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)整體優(yōu)化進(jìn)行了初步概述。 3分析了發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣能量回收系統(tǒng)排氣背壓控制的方法和渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制方法。采用旁通閥開(kāi)度來(lái)控制排氣背壓大小，采用了可變截面渦輪技術(shù)控制渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速。采用模糊控制原理來(lái)控制廢氣旁通閥開(kāi)度與渦輪機(jī)進(jìn)氣導(dǎo)流葉片傾角，利用Matlab/Simulink設(shè)計(jì)了模糊控制器，并編制了相應(yīng)的控制規(guī)則。本文對(duì)高速發(fā)電機(jī)逆變控制系統(tǒng)進(jìn)行了初步研究，利用三相可控整流器對(duì)三相交流電進(jìn)行控制整流，并對(duì)整流控制系統(tǒng)進(jìn)行了初步研究并選擇了電容并聯(lián)濾波方式進(jìn)行濾波。 4本文建立了廢氣能量回收系統(tǒng)仿真模型，包括渦輪機(jī)系統(tǒng)模型和高速發(fā)電機(jī)發(fā)電回收系統(tǒng)模型，建立了回收系統(tǒng)控制策略仿真模型，包括渦輪機(jī)控制系統(tǒng)模型和廢氣能量回收逆變控制系統(tǒng)模型，最后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析。結(jié)果表明，混合動(dòng)力汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣能量回收系統(tǒng)控制策略可以實(shí)現(xiàn)廢氣能量的回收利用。 【關(guān)鍵詞】：混合動(dòng)力汽車(chē) 廢氣能量回收 可變截面渦輪機(jī) 控制策略
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：U469.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 混合動(dòng)力汽車(chē)概述9-11
• 1.1.1 混合動(dòng)力汽車(chē)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀9-10
• 1.1.2 混合動(dòng)力系統(tǒng)與能量回收系統(tǒng)融合的優(yōu)勢(shì)10-11
• 1.2 混合動(dòng)力汽車(chē)廢氣能量回收系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及關(guān)鍵問(wèn)題11-17
• 1.2.1 廢氣能量回收簡(jiǎn)介11-12
• 1.2.2 廢氣能量回收研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.3 廢氣能量回收的關(guān)鍵問(wèn)題16-17
• 1.3 論文工作內(nèi)容及研究意義17-19
• 1.3.1 論文工作內(nèi)容17-18
• 1.3.2 論文研究意義18-19
• 2 混合動(dòng)力汽車(chē)廢氣能量回收系統(tǒng)零部件選型設(shè)計(jì)19-37
• 2.1 概述19
• 2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣特性分析19-23
• 2.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)工作模式分析19-20
• 2.2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣特性分析20-23
• 2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)與渦輪機(jī)的匹配選型23-31
• 2.3.1 廢氣能量利用類(lèi)型分析23-24
• 2.3.2 廢氣能量變化對(duì)渦輪特性的影響分析24-26
• 2.3.3 渦輪機(jī)的匹配選型26-31
• 2.4 高速發(fā)電機(jī)的匹配選型31-32
• 2.5 高速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)32-34
• 2.6 可變截面渦輪執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型34-35
• 2.7 廢氣能量回收系統(tǒng)整體優(yōu)化35-36
• 2.8 本章小結(jié)36-37
• 3 混合動(dòng)力汽車(chē)廢氣能量回收系統(tǒng)控制研究37-50
• 3.1 概述37
• 3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣能量回收系統(tǒng)控制方案37-40
• 3.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣背壓控制37-39
• 3.2.2 渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制39-40
• 3.3 廢氣能量回收系統(tǒng)控制策略40-46
• 3.3.1 廢氣能量回收系統(tǒng)控制方法40-41
• 3.3.2 模糊控制原理41-42
• 3.3.3 模糊控制器設(shè)計(jì)42-46
• 3.4 高速發(fā)電機(jī)逆變控制系統(tǒng)研究46-49
• 3.4.1 發(fā)電機(jī)逆變控制系統(tǒng)方案47
• 3.4.2 三相可控整流控制策略47-48
• 3.4.3 三相橋式整流電路48
• 3.4.4 穩(wěn)壓濾波電路48-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 4 混合動(dòng)力汽車(chē)廢氣能量回收系統(tǒng)仿真建模50-61
• 4.1 概述50
• 4.2 廢氣能量回收系統(tǒng)仿真模型的建立50-54
• 4.2.1 廢氣能量回收系統(tǒng)仿真模型50
• 4.2.2 渦輪機(jī)系統(tǒng)仿真模型50-52
• 4.2.3 永磁同步發(fā)電機(jī)仿真模型52-54
• 4.3 廢氣能量回收系統(tǒng)控制策略仿真建模54-55
• 4.3.1 渦輪機(jī)控制系統(tǒng)建模54-55
• 4.3.2 電能整流控制系統(tǒng)仿真模型55
• 4.4 廢氣能量回收系統(tǒng)仿真分析55-60
• 4.4.1 渦輪機(jī)系統(tǒng)仿真分析55-59
• 4.4.2 循環(huán)工況下廢氣能量回收系統(tǒng)發(fā)電效果分析59-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 5 總結(jié)與展望61-64
• 5.1 總結(jié)61-62
• 5.2 展望62-64
• 致謝64-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 在校期間發(fā)表的論文及取得的科研成果69

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