氫電混動(dòng)場(chǎng)地車(chē)混合驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-25 15:36 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 使用較小的發(fā)動(dòng)機(jī)和蓄電池，從而以更低廉的成本滿足相同的性能要求，所以經(jīng)過(guò)分析論證后得出結(jié)果是：場(chǎng)地車(chē)結(jié)構(gòu)采用串聯(lián)式。同時(shí)也最終確定了動(dòng)力源的混合方案：由燃料電池+蓄電池+超級(jí)電容的三個(gè)動(dòng)力源電電混合動(dòng)力系統(tǒng)方案。而且是用了：超級(jí)電容通過(guò)雙向DC/DC變換器與蓄電池并聯(lián)，燃料電池通過(guò)單向DC/DC變換器與蓄電池并聯(lián)這樣一種動(dòng)力源混聯(lián)的特殊方式[18]。其中動(dòng)力源的功率配置比例是：蓄電池是20%、超級(jí)電容是20%、燃料電池是60%。 不同行駛狀態(tài)下最優(yōu)驅(qū)動(dòng)模式行駛狀態(tài)分為以下幾種情況：?jiǎn)?dòng)與起步、低速行駛、加速或者上坡、巡航、減速或者下坡、剎車(chē)制動(dòng)、倒車(chē)。 啟動(dòng)與起步在汽車(chē)啟動(dòng)之前設(shè)定蓄電池SOC定值和控制臨界值?！?yàn)椋菏紫?，汽?chē)制動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生瞬間高電流，這樣給蓄電池充電會(huì)導(dǎo)致蓄電池的電壓在短時(shí)間內(nèi)上升較快，汽車(chē)達(dá)到最大值功率的時(shí)候瞬間高電流放電會(huì)引起電池電壓下降很快，當(dāng)蓄電池SOC處于這個(gè)區(qū)間時(shí)，蓄電池處于穩(wěn)態(tài)電壓中，留給它的電壓上升和下降的空間會(huì)很大；其次，蓄電池SOC在這個(gè)范圍內(nèi)，蓄電池的內(nèi)阻也是很小的，它的好處就是充電和放電的時(shí)候電壓變化小，而且散發(fā)熱量和損耗都比較小。而且為了蓄電池的安全，考慮到瞬間高電流放電和制動(dòng)時(shí)的高電流充電，，電機(jī)控制器會(huì)約束放電的電流，最后時(shí)刻還會(huì)強(qiáng)制切斷蓄電池；，那么電機(jī)控制器就會(huì)關(guān)閉制動(dòng)回饋的功能，從而強(qiáng)行關(guān)閉燃料電池。啟動(dòng)時(shí)用蓄電池+超級(jí)電容共同啟動(dòng)，可以提高汽車(chē)的啟動(dòng)性能。起步也是由蓄電池和超級(jí)電容提供起步時(shí)所需要的功率。 低速行駛汽車(chē)起步后低速運(yùn)行時(shí)，如果速度低于設(shè)定的20Km/h時(shí)，而且這時(shí)候的蓄電池SOC較高而且汽車(chē)整體需求功率小于燃料電池優(yōu)化區(qū)間下限時(shí)，汽車(chē)進(jìn)入純蓄電池驅(qū)動(dòng)模式。即汽車(chē)由蓄電池完全驅(qū)動(dòng)。，犧牲混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的部分動(dòng)力性。 加速或者上坡加速或者上坡時(shí)負(fù)載增大，蓄電池的輸出功率無(wú)法滿足汽車(chē)動(dòng)力性能的要求，這時(shí)必須增大超級(jí)電容的輸出功率來(lái)跟隨功率的變化。如果負(fù)載繼續(xù)增大那么燃料電池接入，并且逐步成為主要?jiǎng)恿υ?，此時(shí)由燃料電池+蓄電池+超級(jí)電容共同混合驅(qū)動(dòng)。除非蓄電池SOC和超級(jí)電容SOC達(dá)到極限值，否則燃料電池除了滿足汽車(chē)需求的功率外，還要給蓄電池和超級(jí)電容充電。，燃料電池會(huì)給蓄電池強(qiáng)行充電，犧牲汽車(chē)部分動(dòng)力性能用以保護(hù)蓄電池。當(dāng)蓄電池SOC在正常范圍內(nèi)時(shí)燃料電池就會(huì)在輸出一定功率的同時(shí)還會(huì)給它充電。如果燃料電池最大功率無(wú)法滿足需求，如果超級(jí)電容的SOC值大于最小臨界值，那么超級(jí)電容通過(guò)DC/DC變換器的控制輸出一定能量，而且燃料電池增加輸出功率，一直到燃料電池的極限值功率，如果仍然不能滿足負(fù)載的要求，而且蓄電池SOC大于最小值，就讓蓄電池一起參加供電。此時(shí)的負(fù)載功率大部分由蓄電池提供，而且燃料電池+蓄電池+超級(jí)電容一起向汽車(chē)提供所需要的電能，這種情況下超級(jí)電容和蓄電池起到了一定削平功率波動(dòng)的作用[19]。還提高了汽車(chē)的最大值功率，使瞬態(tài)輸出特性變得更好了，從而在另一方面提高了混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的機(jī)動(dòng)性能[20]。 巡航此時(shí)汽車(chē)以一定的速度行駛，而且是巡航速度。由燃料電池+蓄電池共同混合驅(qū)動(dòng)，其中燃料電池屬于主要?jiǎng)恿υ?，蓄電池屬于輔助動(dòng)力源。，直到?jīng)_到滿。同時(shí)燃料電池也會(huì)給蓄電池充電，那么系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉制動(dòng)回饋的功能，關(guān)閉燃料電池，退出燃料電池+蓄電池混合驅(qū)動(dòng)模式，進(jìn)入純蓄電池驅(qū)動(dòng)的模式?；蛘咴谌剂想姵?zé)o法向系統(tǒng)提供能量時(shí)，而且此時(shí)的蓄電池SOC值大于最小臨界值,則由蓄電池在很少時(shí)間內(nèi)完全獨(dú)立向整車(chē)提供電能，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)[21]。汽車(chē)正常運(yùn)行時(shí)，當(dāng)油門(mén)沒(méi)有加速信號(hào)時(shí)，由燃料電池+蓄電池共同提供汽車(chē)行駛功率,超級(jí)電容不參與工作，當(dāng)油門(mén)有加速油門(mén)信號(hào)，超級(jí)電容會(huì)提供能量讓汽車(chē)獲得加速，當(dāng)汽車(chē)的功率過(guò)高時(shí)，超級(jí)電容會(huì)彌補(bǔ)不足的功率。 減速或者下坡當(dāng)汽車(chē)輕載運(yùn)行,即汽車(chē)減速或者下坡時(shí)，負(fù)載減小，若此時(shí)超級(jí)電容或者蓄電池的SOC值偏低，則需要對(duì)其進(jìn)行充電。此時(shí)系統(tǒng)可以增大燃料電池輸出功率通過(guò)DC/DC變換器給超級(jí)電容或者蓄電池充電，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和其他用電設(shè)備的能量也是由燃料電池提供的，此時(shí)燃料電池的輸出功率就是由負(fù)載功率+超級(jí)電容充電功率+蓄電池充電功率的功率總和[22]。如果超級(jí)電容SOC和蓄電池SOC的值在允許的最大值和最小值范圍內(nèi),那么超級(jí)電容和蓄電池既不會(huì)充電也不會(huì)放電。 剎車(chē)制動(dòng)剎車(chē)時(shí)，汽車(chē)負(fù)載變小，燃料電池電壓增大。而且此時(shí)電機(jī)制動(dòng)，轉(zhuǎn)速很快下降為零會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)電流，也會(huì)給超級(jí)電容和蓄電池充電?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，電機(jī)工作在發(fā)電的狀態(tài)，產(chǎn)生可以利用的再生能源電能，如果超級(jí)電容SOC或者蓄電池SOC值在最大臨界值以下時(shí),那么再生能量以一定的回饋深度給超級(jí)電容或者蓄電池充電。而當(dāng)再生制動(dòng)達(dá)到最大制動(dòng)能力時(shí),機(jī)械制動(dòng)才開(kāi)始發(fā)揮作用。 倒車(chē)倒車(chē)時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)由蓄電池和超級(jí)電容配合驅(qū)動(dòng)，則完全由蓄電池驅(qū)動(dòng)進(jìn)入蓄電池驅(qū)動(dòng)模式，與此同時(shí)還會(huì)給超級(jí)電容充電。第四章 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 控制器件的選擇FX2N是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最快的微型可編程控制器，而FX2N32M是其中的一種，它有16個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)[23]。而本次設(shè)計(jì)中共有14個(gè)輸入和9個(gè)輸出。故本次設(shè)計(jì)選用這一類(lèi)型的PLC控制元器件。而且外接線相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較短的而且控制是相對(duì)集中的，故選擇24V模塊?？删幊炭刂破鳎篜LC 選用：FX2N32M 型號(hào)主電路開(kāi)關(guān)：QS 選用：HZ1525/3 型號(hào)控制單路開(kāi)關(guān)：QF 選用：DZ520/ 型號(hào)熔斷器：FU1 選用RL130 型號(hào)熔斷器：FUFU3 選用RL110 型號(hào)接觸器：KMKM2選用CJ10/03 型號(hào)熱繼電器：FR 選用JR2010 型號(hào)啟動(dòng)按鈕：SB1 選用LA1911 型號(hào)工作方式開(kāi)關(guān)：SBSBSBSBSB6 選用LA1911 型號(hào)行程開(kāi)關(guān)：SQSQSQSQ4 選用LX2131 型號(hào)速度傳感器：YJ1 選用CSYD012/022 型號(hào)LED燈：選用F105W1P 型號(hào)接線端子：XT 選用TB 型號(hào)接線選用紅色、綠色、黑色銅線， 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)根據(jù)控制的要求，PLC控制混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的輸入\輸出(I\0)地址編排如表41所示[24]。其中SB1為啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，SB6是剎車(chē)制動(dòng)開(kāi)關(guān)，SBSBSBSB5為工作方式開(kāi)關(guān)，SQ
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