汽車制動能量回收系統(tǒng)的研究開題報告(編輯修改稿)
2024-11-13 11:11 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 酸電池 (Lead— acid)、鎳金屬電池 (Cd— Ni和 MH— Ni)、鋰電池 (Li— ion和 Li— polymer)等。鉛酸電池可靠性高、原料易得、成本低、適用溫度和電流范圍大，一直在汽車儲能中使用最廣泛但鉛酸電池作為制動能量儲能系統(tǒng)，而存在的缺點主要是充電速度慢、循環(huán)使用壽命過低等。鎳金屬電池有 Cd— Ni和 MH— Ni電池，但由于鎘對環(huán)境有污染，很多國家限制發(fā) 展和使用 Cd— Ni電池。 MH— Ni電池是一種綠色鎳金屬電池，具有很高的能量存儲能力；但它的單元電池額定電壓較低，僅為 1． 2 V左右 (鉛酸電池 2V)，這就導(dǎo)致構(gòu)成相同額定電壓的鎳金屬電池單元數(shù)目比鉛酸 電池要多 2／ 3，增加了電池系統(tǒng)的復(fù)雜性，另外，鎳金屬電池還存在記憶效應(yīng)和充電發(fā)熱等方面的問題。鋰電池是上世紀(jì)末發(fā)展起來的高容量可充電電池，能夠比 MH— Ni電池存儲更多的能量：比能量大，循環(huán)壽命長，自放電率小，無記憶效應(yīng)和無環(huán)境污染，是當(dāng)今各國能量存儲技術(shù)研究的熱點。 超級電容：也稱雙層電容器，是最近幾年隨著新電 極材料的出現(xiàn)而提出的能滿足汽車能量和功率實時變化要求的一種能量存儲裝置。超級電容容量是同等體積下的普通電容器容量的 2020— 6000倍，放電電流可達幾千安培，能量密度高于傳統(tǒng)電容器近百倍，瞬時放電功率比蓄電池高 lO倍以上，充放電效率高，不需要維護和保養(yǎng)，壽命長達 lO年以上，并且可以保護蓄電池，極有發(fā)展前途。 飛輪電池：為一種以動能方式存儲能量的機械電池。近年來由于高強度碳素纖維和玻璃纖維出現(xiàn)以及電磁懸浮、超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)、真空技術(shù)的發(fā)展，使飛輪允許線速度可達 500～ 1000m／ s，單位質(zhì)量的動能儲量大大增加， 機械摩擦與風(fēng)力損耗又極大地降低，從而飛輪儲能技術(shù)已成為汽車儲能的研究熱點之一。 復(fù)合儲能系統(tǒng)：由于單純一種儲能電池往往很難適應(yīng)汽車儲能的要求，特別是對具有再生制動的汽車能量的充分回收與利用，要考慮到儲能系統(tǒng)的比能量、比功率、使用壽命、充電效率、成本等各方面的因素，這時可以采用復(fù)合儲能的方式，揚長補短，實現(xiàn)能量回收最大化，能量利用的最優(yōu)化。目前的復(fù)合儲能系統(tǒng)大多是采用超級電容與其他動力電池組合應(yīng)用，國內(nèi)外許多研究機構(gòu)都在對超級電容與其他電源共同工作進行研究。 國外再生制動技 術(shù)的研究比較深入。除了大量的理論研究成果，實車應(yīng)用也比較成熟，豐田公司的 Prius、 Estima和本田公司的 Insight轎車就是成功應(yīng)用再生制動技術(shù)的典范。 豐田公司 Prius的再生制動系統(tǒng)通過電液比例控制單元調(diào)節(jié)液壓制動力，實現(xiàn)再生制動與摩擦制動的綜合控制，在豐田 HTS— II混合系統(tǒng)下，能提高整車能量利用率達 20％以上，同時確保制動安全。豐田公司在混合動力汽車 Estima中采用了電控柔性制動系統(tǒng)，并將再生制動納入整車動力控制系統(tǒng)進行集中控制，通過 CVT控制，提高了制動能量回收率。 基于 ISG電機 (Integrated Starter Generator集成啟動電機 )、液壓系統(tǒng)并結(jié)合發(fā)動機節(jié)氣門控制，本田公司提出了一種雙制動力分配系數(shù)控制再生制動系統(tǒng)，在 Insight車上實現(xiàn)了混合動力汽車制動能量的高效回收。在其 EV PLUS純電動汽車上，基于能量的最大化回收、駕駛員制動感覺以及能量的較大回收兼顧駕駛員制動感覺的三種再生制動目標(biāo)，分別建立了再生制動系統(tǒng)制動力分配控制策略并進行了試驗。 美國福特公司的 Escape應(yīng)用了線傳電液系列再生制動系統(tǒng) (線傳操控技術(shù)、電子系統(tǒng)和機械制動器 )代替機械及液壓制動系統(tǒng)，把來自 駕駛者的命令轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺则?qū)動電機實現(xiàn)所需的操作，顯著提高了制動能量回收效率、汽車制動方向穩(wěn)定性和汽車舒適性。 制動力分配是再生制動控制策略研究中的關(guān)鍵問題，其設(shè)計目標(biāo)是提高能量回收率和優(yōu)化駕駛員感覺。美國 Texas Aamp。M 大學(xué) Yimin Gao 等提出了評價再生制動能量回收效率的三種制動力分配控制策略。 Hoon Yeo 采用 I 曲線作為前、后輪制動力分配策略。 Yimin Gao 和 Mehrdad Ehsani 提出一種基于再生制動系統(tǒng)的純電動汽車和混合動力汽車 ABS 系統(tǒng)的控制策略，通過精確設(shè)計電機制動力門限值，制動能量回收系統(tǒng)與 ABS 系統(tǒng)可兼容工作。表 1 就是這幾種制動力分配控制策略的性能比較。國外的研究所等機構(gòu)也做了大量研究。美國 Michahian 大學(xué)的Panagiotidis 等建立了并聯(lián)式混合動力汽車的再生制動模型，對再生制動的效果進行仿真計算和影響因素的分析比較舊 J。美國 Union 學(xué)院的 Wicks 等建立了城市客車在市區(qū)行駛循環(huán)工況下的數(shù)學(xué)模型，研究再生制動系統(tǒng)的節(jié)能效果。美國TexasAamp。M 大學(xué)的 Hongwei Gao 等提出了混合動力汽車基于開關(guān)磁阻電機再生制動的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)
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