基于超级电容的汽车怠速起停系统试验研究

摘要

在城市工况下,汽车有20％的时间处于怠速状态,安装怠速起停系统避免长时间怠速,对节能和环保都具有重要意义。随着汽车保有量的增加,怠速起停技术的研究显得愈发重要。超级电容作为优良的充放电元件,在近几年发展迅速。
　　本研究主要内容包括：⑴结合蓄电池起动分析和滑行能量模拟,计算出起动能量和滑行能量,以此为基础,设计超级电容参数。通过分析系统的功能需求,确定了超级电容起动系统的结构和工作模式。⑵研制了怠速起停试验台架,台架系统的功能包括:实现发动机的怠速起停;通过检测油耗判断系统节油性能;进行发动机怠速起停排放优化试验;在蓄电池与超级电容之间进行切换,利用超级电容单独起动发动机;对汽车滑行能量进行模拟,并通过超级电容回收滑行能量,用于下次起动。⑶利用台架进行了相关试验,结果显示:利用容量110F,初始电压15V的超级电容起动发动机,起动参数与蓄电池基本相近,起动性能良好;在需要怠速时间超过14s时,利用怠速起停系统是节油的,根据欧洲ECE+EUDC循环工况分析,利用怠速起停系统单次循环节油32.48mL,节油率4.4％;通过超级电容回收惯性飞轮模拟的汽车滑行能量,经分析,常规交通灯路口,初速度40Km/h的汽车,滑行3.6秒所回收的能量,足够超级电容在发动机怠速停止后的起动发动机。
　　本研究的创新点：①提出了将超级电容引入发动机起动系统,利用超级电容单独起动发动机,适应发动机起动需要大功率供电的要求；②提出了利用超级电容回收汽车滑行能量,提高能量利用率,保证超级电容有足够的能量,确保成功起动；③提出了基于超级电容的怠速起停基本控制方法,实现发动机的怠速起停及超级电容的充放电控制。

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第一章 绪 论

1.1 课题研究的意义

1.2 基于超级电容的怠速起停系统

1.3 本课题的主要研究工作

第二章 超级电容起动系统的研究

2.1 超级电容的等效模型分析

2.2 超级电容起动系统

2.3 本章小结

第三章 怠速起停试验台架设计

3.1 试验台架设计目标

3.2 试验台架组成分析

3.3 试验台架结构设计

3.4 关键零部件选型

3.5 本章小结

第四章 基于超级电容的怠速起停控制方法的研究

4.1 怠速起停控制理论分析

4.2 怠速起停功能控制方法设计

4.3 工作模式和流程分析

4.4 控制方法执行效果试验与结果分析

4.5 本章小结

第五章 台架试验与结果分析

5.1 超级电容起动性能试验

5.2 怠速起停系统节油性能试验

5.3 滑行能量回收试验

5.4 本章小结

第六章 工作总结和展望

6.1 工作总结

6.2 工作展望

参考文献

攻读学位期间本人出版或公开发表论著、论文

附录

致谢