混合动力客车能量回馈系统效率的研究

论文摘要

自上世纪以来,汽车工业的发展就开始面临两大难以回避的挑战:能源短缺与环境保护。混合动力电动汽车指的是具有两种或两种以上可以提供汽车驱动能量的能量存储、吸收或转换装置的汽车,并且其中至少有一种装置可以提供电能。再生制动功能是混合动力汽车一项非常重要的功能,整车通过该功能真正实现了制动能量的回收,提高了整车能量利用率,显著降低了整车油耗和排放。本文首先从动力学角度简要分析了混合动力客车的制动模式与能量分析,介绍了在不同情况下的刹车制动能量回馈的控制策略,及其能量消耗的评价方法及定量计算方法。重点从电力电子的角度分析了其电力系统的运行效率,对系统主电路的功率部件逐个进行损耗分析,对其能量消耗进行评价。用Saber仿真软件对本混合动力系统的电力驱动及能量回馈系统搭建了仿真平台,以评价其能量传递效率以及各部件的具体损耗情况。针对仿真结果找出损耗功率较大的部件,对其减小损耗功率的方法进行分析,介绍了几种行之有效的方法以减小系统的功率损耗。设计了零电流谐振开关以减小IGBT的损耗,通过仿真分析证明其有效地减小了损耗,提高了系统效率。针对已经搭建好的超级电容-异步电机和蓄电池-同步电机两套平台,设计了基于单片机的功率检测装置,对系统各部件的功率进行评测,统计出了两套系统各部件的损耗情况,为接下来的工作方向提供基础。根据实际系统的参数用Matlab/Simulink搭建仿真平台,评估功率检测系统的误差范围,对其进行误差分析。针对大功率电流波动大,干扰强烈、频率高难以检测的难点,设计了一种通过比较器触发检测电流并用统计的方法处理数据的电流检测方法,通过仿真实验证明了其有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 混合动力汽车的特点及分类
• 1.2.1 混合动力汽车的特点
• 1.2.2 混合动力汽车的分类
• 1.3 制动能量回收的意义
• 1.4 国内外研究现状
• 1.4.1 混合动力能量回馈研究现状
• 1.4.2 功率部件损耗检测研究现状
• 1.5 本文主要研究内容
• 第2章 制动能量回收的方法及效率研究
• 2.1 制动模式与能量的分析
• 2.1.1 制动模式分析
• 2.1.2 制动能量分析与计算
• 2.2 能量回馈的控制策略
• 2.3 能量消耗的评价方法
• 2.3.1 能量消耗的动力学评价
• 2.3.2 电力电子器件能量消耗评价
• 2.4 本章小结
• 第3章 混合动力电力系统效率评测的仿真分析
• 3.1 仿真平台的搭建
• 3.2 仿真结果分析
• 3.2.1 各部分损耗的计算
• 3.2.2 仿真结论
• 3.3 提高能量回馈（电力系统）效率的改进措施
• 3.4 软开关技术的应用
• 3.4.1 零电流开关和零电压开关
• 3.4.2 加软开关后的仿真及结果分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 系统的硬件实现及实验数据分析
• 4.1 系统部件功率损耗的评测方法
• 4.2 系统硬件平台的搭建
• 4.2.1 超级电容-异步电机平台
• 4.2.2 蓄电池-同步电机平台
• 4.2.3 基于单片机的功率检测装置设计
• 4.3 实验结果及数据分析
• 4.3.1 超级电容-异步电机系统
• 4.3.2 蓄电池-同步电机系统
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统误差分析及电流检测方法研究
• 5.1 MATLAB/SIMULINK 仿真平台的搭建
• 5.2 仿真结果分析
• 5.3 一种电流检测方法的研究
• 5.3.1 仿真分析及数据处理
• 5.3.2 加二阶低通滤波器后的仿真结果分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢