发动机起停系统复合电源设计与研究

发布时间：2017-11-15 04:25

  本文关键词：发动机起停系统复合电源设计与研究

  更多相关文章： 起停系统 铅酸电池 超级电容 复合电源 起动性能

【摘要】：起停系统能够减少汽车处于的怠速状态的时间,有利于节省燃油,降低排放。在众多节能减排技术中,起停系统是较为简单有效的一种,随着排放法规的不断严格,起停系统的应用正在越来越普遍。而目前的铅酸电池应用在起停系统中存在低温起动能力不足、反复大电流放电减少电池寿命、起动瞬间电压降过大等问题。其他汽车电源如锂电池、AGM起停电池均存在成本过高或效果不明显等问题。本文设计了针对起停系统的复合电源,复合电源由铅酸电池和超级电容组成,能够发挥铅酸电池的高能量密度优点和超级电容的高功率密度优点。首先在北汽E150实车上进行了起动实验,通过正常起动了解了起动过程的电压、电流、输出功率的变化过程。为了防止发动机做功对观察起动效果的影响,关闭油泵和发电机进行了起动实验,为后面起动机建模提供了依据。然后以起停系统为应用环境,设计了结合普通铅酸电池和超级电容的复合电源,复合电源方案包括串联方案和并联方案。串联方案复合电源采用铅酸电池与超级电容串联为起动机供电的方式,并设计了控制单元,用于实现控制超级电容的串入和给超级电容充电的功能。并联方案复合电源采用普通铅酸电池与超级电容直接并联的方式为起动机供电,电池与电容始终连接,两者端电压保持一致。在Simulink中建立了铅酸电池和超级电容的等效电路模型,通过充放电实验标定了模型参数,并验证了模型的准确性。使用Simulink中DC machine模块建立了起动机模型。模型能够反映起动过程系统电压、电流、曲轴转速的变化。通过模型和实验研究了不同参数对起动效果的影响,如:电池电压、线路电阻、电池内阻、阻力矩、转动惯量等。也通过模型确定了串联方案中串入电压、电容电压等参数。通过实验研究了并联方案中,电池、电容各自的放电特性。最后通过实验验证了串、并联方案复合电源相比于普通铅酸电池,能够大幅提高起动性能。
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.6

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