电动汽车制动能量回收系统的研究

论文摘要

汽车的安全、环保和节能是现代汽车工业发展过程中必需解决的三大主要问题。城市车辆经常会遇到堵车,红绿灯需要制动,会消耗大量的能量。若将汽车制动过程中转变为热能的动能加以回收,在汽车启动或加速时进行再利用。一方面,改善了汽车的动力性,降低了燃油消耗；同时,也减少了汽车的废气排放,有利于环境保护,此外,还能显著地提高汽车制动系统零部件的使用寿命。超级电容-电池复合式储能系统是由超级电容和电池并联的方式,充分利用超级电容和电池组的优点实现改善电动汽车的动力性能,增加汽车的行驶里程,改善电池组的使用寿命的一套系统。本文针对某一具体公交车,通过对我国城市车辆的行驶工况的研究,建立超级电容能量回收系统的仿真模型,确定整个系统的关键零部件参数,选取影响系统制动强度以及能量回收效率的因数并进行分析,通过对系统的动态分析和仿真研究,得出了影响系统回收效率、制动强度的关键因素,根据已研究制定的典型工况分析,验证能量回收系统应用的可行性和系统容量设计的合理性。通过MATLAB软件对系统的相关参数进行优化,根据优化结果,讨论能量回收系统的利用率和节能效果。研究结果表明,电动公交车的电容回收系统对城市车辆特别是公交车辆具有非常明显的节能减排效果。整个运行过程无废气排出,对环境保护具有十分重要的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 传统汽车制动过程中存在的主要问题
• 1.2 本课题主要研究意义
• 1.3 国内外研究概况
• 1.3.1 传统的节能方法
• 1.3.2 汽车储能及能量回收系统研究的发展
• 1.3.3 电动汽车的发展及电储能系统
• 1.4 本论文主要研究内容
• 第2章 车辆制动能量回收系统方案分析
• 2.1 车辆动力学分析
• 2.1.1 汽车行驶阻力
• 2.2 电动公交的驱动电机的确定
• 2.2.1 电机形式的选择
• 2.2.2 驱动电机功率确定
• 2.3 汽车制动工况分析
• 2.3.1 单位里程制动次数统计
• 2.3.2 制动工况确定
• 2.4 超级电容基准容量的确定
• 2.4.1 电动汽车可回收利用能量的确定
• 2.4.2 电容基准容量的选择
• 2.5 超级电容的串并联
• 2.5.1 超级电容简介
• 2.5.2 超级电容的特点
• 2.5.3 超级电容的主要性能参数
• 2.6 超级电容充放电特性
• 2.7 超级电容器的串、并联特性
• 2.8 超级电容器串联应用中的均压问题解决方案
• 2.8.1 影响超级电容器均压的因数
• 2.8.2 解决方案
• 2.9 超级电容的充、放电效率
• 第3章 能量回收系统控制策略
• 3.1 制动类型
• 3.2 制动减速度的的实现
• 3.3 系统构成
• 3.4 boost升压斩波器特性
• 3.5 Buck变换器
• 3.5.1 Buck变换器基本工作原理
• 3.5.2 Buck变换器工作模态分析
• 3.5.3 Buck变化器外特性
• 3.6 斩波器的控制方式
• 3.7 制动电流Icn
• 3.8 制动能量回收系统分析
• 3.8.1 制动电流的闭环控制
• 3.9 制动能量回收系统工作流程
• 第4章 制动能量回收系统仿真模型
• 4.1 仿真模型的建立
• 4.2 超级电容组的选择
• 4.3 电机模型的选择
• 4.4 斩波器的参数选择
• 4.5 制动能量回收系统仿真模型
• 第5章 制动能量回收系统仿真结果分析
• 5.1 电动汽车制动能量回收仿真结果
• 5.2 电动汽车制动能量回收系统仿真结果分析
• 5.3 电动汽车制动能量回收效率分析
• 5.4 能量回收系统制动强度和回收总效率优化
• 5.4.1 制动末速度的优化
• 5.4.2 电容组放电深度对系统性能的优化
• 5.4.3 优化后总效果图
• 第6章 实际应用中的相关问题讨论
• 6.1 系统的可行性分析
• 6.1.1 超级电容组容量的可行性分析
• 6.1.2 电机过载情况分析
• 6.2 回收能量的再利用
• 结论及展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文