混合动力客车试验及镍氢电池管理系统研究

论文摘要

面对能源短缺与环境污染，混合动力汽车作为从传统汽车到电动汽车的过渡车型，以其独有的理论可行性和技术优势己经成为全球汽车工业研究和开发的热点。然而，混合动力汽车性能，特别是动力性和经济性的评价与改进，不但需要理论仿真，更需要大量的试验分析。同时，作为混合动力汽车双能源之一的车载电池是混合动力汽车的薄弱环节，串联在一起的各个蓄电池性能的差异直接影响到电池组的性能和混合动力汽车的整体性能。本文首先对混合动力汽车的试验理论进行了论述，设计了适用于混合动力汽车的试验大纲与方案，重点对混合动力汽车CA6110HEV的动力性和经济性及其与传统汽车的试验结果进行了全方位的对比分析，验证了混合动力汽车控制策略的优越性，针对该车使用的DEUTZ柴油机的特点提出了其油耗的测量方法，针对城市公交实际运行数据采集结果，提出了混合动力汽车城市公交道路试验规范的改进方法。然后，分析了车载电池在混合动力汽车性能试验中的充放电工况，对电池的性能要求进行验证分析。并从镍氢电池电化学反应原理出发，对电池的性能及容量进行理论分析，建立了电池的剩余电量模型，修正了电池SOC的定义，对影响电池性能的各个参数进行详细的分析，提出了电池组SOC的计算方法，电池组故障诊断方法及电池组的热平衡管理策略。最后，本文设计出实用的新型电池电压测量方案，提出了电池管理系统的硬件和软件结构，为今后的研究设计提供了理论基础。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 混合动力汽车产生的背景
• 1.2 混合动力汽车试验发展现状
• 1.2.1 国内外混合动力汽车发展现状
• 1.2.2 混合动力汽车试验现状
• 1.3 车载动力电池技术
• 1.3.1 车载动力电池概述
• 1.3.2 车载镍氢蓄电池发展现状
• 1.3.3 车载镍氢电池电化学原理
• 1.4 电池管理系统的研究现状
• 1.4.1 国外关于电池管理系统的研究现状
• 1.4.2 国内关于电池管理系统的研究现状
• 1.4.3 电池管理系统的开发难点和重点
• 1.5 课题来源与研究内容
• 1.5.1 课题来源及意义
• 1.5.2 本文研究内容
• 第二章 混合动力汽车性能理论研究
• 2.1 并联式混合动力汽车结构
• 2.2 混合动力汽车动力性分析
• 2.2.1 混合动力汽车的行驶方程
• 2.2.2 混合动力汽车的功率平衡方程
• 2.2.3 混合动力汽车的动力性理论计算
• 2.3 混合动力汽车的经济性理论分析
• 2.3.1 混合动力车经济性分析原则
• 2.3.2 混合动力汽车的经济性分析方法
• 2.3.3 电机当量油耗的分析计算
• 2.3.4 混合动力汽车油耗计算
• 2.3.5 整车经济性评价
• 2.4 本章小结
• 第三章 混合动力汽车试验方案研究
• 3.1 试验目的
• 3.1.1 混合动力汽车试验重要性
• 3.1.2 混合动力汽车试验目的
• 3.2 汽车性能的评价方法与试验分类
• 3.2.1 汽车性能的评价方法
• 3.2.2 汽车性能试验分类
• 3.3 试验准备
• 3.3.1 试验车型
• 3.3.2 试验条件
• 3.3.3 试验仪器
• 3.3.4 混合动力汽车油耗测量方案的确定
• 3.4 试验内容确定
• 3.4.1 整车技术参数测量
• 3.4.2 动力性试验
• 3.4.3 经济性试验
• 3.5 小结
• 第四章 CA6110HEV试验结果分析
• 4.1 动力性试验结果分析
• 4.2 经济性试验结果分析
• 4.2.1 等速油耗分析
• 4.2.2 城市公交工况试验油耗分析
• 4.2.3 试验工况的改进
• 4.2.4 运用经济性油耗分析理论的分析
• 4.3 车载电池工况运行及工况环境分析
• 4.3.1 车载电池工况运行分析
• 4.3.2 车载电池运行环境分析
• 4.4 小结
• 第五章 镍氢电池管理系统模型的建立
• 5.1 镍氢电池模型
• 5.1.1 电池等效电路
• 5.1.2 电池内阻
• 5.1.3 电池电容量
• 5.1.4 电池荷电状态
• 5.2 镍氢电池充放电特性
• 5.3 镍氢电池的性能与温度及自放电的关系
• 5.3.1 温度对电池性能的影响
• 5.3.2 电池自放电对SOC的影响
• 5.3.3 镍氢电池的性能与老化和循环次数的关系
• 5.4 电池组SOC测量的模型建立和计算方法
• 5.4.1 电池组SOC的数学分布
• 5.4.2 单组SOC的计算方法
• 5.4.3 电池组SOC的确定
• 5.4.4 误差分析
• 5.5 电池组故障动态诊断方法
• 5.6 电池热平衡管理原理
• 5.6.1 电池热平衡管理思想综述
• 5.6.2 电池热平衡管理系统模型的建立
• 5.7 小结
• 第六章 电池管理系统硬件系统设计
• 6.1 电池管理系统总体结构
• 6.2 信号采集系统的设计
• 6.2.1 被测电池选择开关
• 6.2.2 电压采集模块的设计
• 6.2.3 电流采集单元
• 6.2.4 温度采样单元
• 6.3 小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 导师及作者简介