混合动力汽车再生制动能量回收方法研究

《混合动力汽车再生制动能量回收方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、混合动力汽车再生制动能量回收方法研究1绪论1.1论文的选题背景和研究意义随着社会的不断进步和科学技术的飞速发展，人们的生活质量有了很大的提高。汽车作为方便人们出行的交通工具之一，在生活中也越来越普及。然而汽车工业为我们的生活带来方便的同时，也引发了环境污染、全球变暖，以及可预见的资源枯竭等问题，已成为影响当今人类社会生存的严峻问题。石油短缺、环境污染、气候变暖是全球汽车产业面对的共同挑战，各国政府及产业界纷纷规划出了各自的可持续发展战略，并提高未来的国际竞争力。新能源汽车已成为21世纪汽车工业的发展热点[1]。电动汽车作为新能源汽车的重要代表，具有广阔的发展前景，不仅节约了能源而且保护了环境，

2、是国际社会可持续发展的必然选择[2]。电动汽车只是动力线路与内燃机动力线路有所区别，不仅具有内燃机的性能而且具有电动车辆的基本特征。由于燃料电池电动汽车和纯电动汽车所需要的高性能电池的关键技术尚未成熟，在相当长的时期内难于实现其开发目标。而能够充分体现出纯电动汽车和传统内燃机汽车的长处，并且成功的避开了高性能电池关键技术瓶颈的是HEV(HybridElectricVehicle,混合动力电动汽车)，它能满足整车低油耗、低排放、性价比较高节能环保等综合要求成为电动汽车开发研究的热点[3-5]。HEV具有再生制动的性能这是与以往的燃油汽车最大的区别之一。HEV将制动时汽车的动能进行回收并存储的过程

3、称为再生制动，被存储的能量称为再生能量[6]。汽车在市区行驶的车速一般较低，负荷率变化起伏比较大，需要不停地启动和制动，相关研究资料表明，汽车制动过程中以热能方式消耗到空气中的能量约占驱动总能量的50%左右，如果可以将制动过程中损失的能量储存再利用，就会很大程度上提高汽车的续驶里程。相关资料表明，电动汽车通过再生制动能量回收系统，一次充电至少可以增加10%~30%行驶路程，再生能量可使行驶里程增加10%~20%[7,8]。1.2混合动力电动汽车的结构原理HEV是指同时携带有燃油发动机和电动机两种动力源、可根据汽车的行驶需要，同时或分别使用不同的动力源而行驶的汽车。根据HEV零部件的种类、数量和

4、连接关系，主要分为以下三类：串联式、并联式和混联式。串联式混合动力电动汽车系统结构如图1.1所示，发动机使发电机发电，所产生的电能和蓄电池输出的电能，一起为车辆提供能量，电力驱动是唯一的驱动模式。当蓄电池的电量降到一个预定值时，发动机开始对蓄电池进行充电。串联式混合动力电动汽车可使发动机在高效、低污染状态下运转，获得良好的经济性和排放性。结构简单，布置方便。但是，由于能量经过发动机、发电机、电动机进行多次能量转换，很多的能量都损失掉，能量转换效率比传统汽车低。串联式布置适用于环保要求较高、车速低的城市车辆。2混合动力电动汽车再生制动分析2.1再生制动的结构与基本原理再生制动是指HEV将制动时汽

5、车的动能进行回收并存储的过程，被存储的能量称为再生能量。如果蓄电池的电能达到饱和，再生制动就失去作用，机械制动承担全部所需制动力。再生制动系统的结构与原理如图2.1所示。车辆在刹车或者下坡等状态时，制动传感器接收到制动信号后传递给再生制动控制器，其通过制动力分配策略，使电机发电，经由整流变换器对蓄电池充电，是将机械能转化为电能的过程。然而制动不能仅仅的依赖于再生制动，只有把传统的液压制动和再生制动结合起来，才能满足制动的安全性和稳定性[32]。2.2再生制动能量回收系统汽车在制动期间消耗了显著的能量，将1500kg车辆从100km/h的车速制动到静止，在几十米的距离内约消耗了0.16kATLA

6、B/Simulink环境下编写的一个模型，可以预测车辆的性能、能耗、排放量、控制策略的功能和多个行驶工况及测试过程的评均部件效率。用户可以通过选择车辆部件类型、尺寸和参数来更新仿真结果[49]。汽车仿真的方法分为前向仿真和后向仿真两种。ADVISOR采用了后向仿真与前向仿真相结合的仿真结构，如图5.1所示。前向仿真的数据流方向与车辆实际运行中的功率流方向相同，前向仿真计算精度较高，仿真效果比较理想。但由于前向仿真结构中为了提高仿真的精确度与准确度，计算量特别大而且要求较高，故仿真速度慢[50]。后向仿真与前向仿真相反，后向仿真信息流方向与车辆实际运行中功率流方向相反。其不考虑司机的想法，由于后

7、向仿真逆向计算的特点，大大降低了计算的难度，仿真速度较快。它的缺点是：计算数值中存在假设，结果不能确定，不能确保整车的能量供给[51]。结论本文以车辆的制动和能量回收为出发点，对车辆的制动力学进行分析，并提出简单、高效和可操作性强的再生制动力分配策略，并与ADVISOR制动力分配策略，模糊逻辑分配策略进行比较，结果表明：(1)从蓄电池的SOC曲线可以看出：本文所设计的再生制动力分配策略比ADVIS