4kW太阳能焊接工程车控制系统设计

摘要

在当今世界，可持续性发展逐渐上升为主流发展趋势，传统汽车能源消耗巨大且排放污染，其发展受到严峻挑战，以节能和环保为先导成为汽车制造业新的发展目标。纯电动汽车的推广解决了排放污染问题，但其电能大多数来源于化石能源发电且续航短。太阳能是一种储量巨大、安全清洁能源，通过太阳能电池板可以将其转化为电能来使用，解决了传统发电污染和能耗大的问题。本文设计了一款结合电动汽车技术和太阳能发电技术的太阳能焊接工程车，通过错峰使用策略来驱动车辆行驶和焊接作业，该车可面向偏远无电网覆盖的施工地区。
　　本文通过分析比较纯电动汽车和混合动力汽车的系统结构，按照设计需求完成了4kW太阳能焊接工程车的系统结构设计和参数拟定，并对工程车关键零部件分析比较后进行选型计算。在此基础上对工程车的控制系统进行设计，制定出不同工况下4种能量控制策略，对工程车控制系统的外围线路进行详细分析和设计。通过在Simulink中建立光伏电池模型，分析光伏电池组件的输出特性，并对影响输出特性的关键因素进行了详细仿真分析。通过对工程车光伏发电实验电站进行数据监测，与理论计算结果进行对比分析，并完成焊接设备的测试实验。本文最后对设计的工程车进行了系统仿真，利用ADVISOR软件对整车在不同行驶工况下的电量消耗、电池SOC变化、续驶里程、加速时间等方面进行仿真，通过仿真结果评估整车性能并验证设计的合理性，在此基础上对整车参数进行优化改进。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景

1．2 本课题国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．2．3 整体现状总结

1．3 本文研究目标与内容

第2章 太阳能焊接工程车系统结构设计

2．1 工程车光伏发电系统设计

2．2 太阳能焊接工程车结构分析

2．2．1 纯电动汽车

2．2．2 串联式混合动力汽车

2．2．3 并联式混合动力汽车

2．2．4 混联式混合动力汽车

2．3 太阳能焊接工程车系统设计

2．3．1 太阳能工程车系统结构设计

2．3．2 太阳能工程车车身结构

2．3．3 太阳能焊接工程车系统参数拟定

2．3 本章小结

第3章 太阳能焊接工程车系统匹配计算

3．1 电机参数匹配计算

3．1．1 电机峰值扭矩计算

3．1．2 电机最高转速计算

3．1．3 电机功率计算

3．2 焊接设备匹配计算

3．3 蓄电池匹配计算

3．3．1 蓄电池类型比较

3．3．2 蓄电池的匹配计算

3．4 光伏电池参数匹配

3．4．1 光伏电池类型

3．4．2 光伏电池匹配计算

3．5 光伏发电辅助设备匹配

3．5．1 MPPT控制器匹配

3．5．2 逆变器匹配

3．6 参数匹配结果比较

3．7 本章小结

第4章 太阳能工程车控制系统设计

4．1 太阳能工程车控制系统组成

4．2 太阳能焊接工程车系统控制策略

4．3 太阳能焊接工程车控制系统布线设计

4．4 本章小结

第5章 太阳能工程车光伏电池特性研究与试验

5．1 光伏电池工作原理和等效电路

5．2 光伏电池模型简化

5．3 光伏电池的建模分析

5．3．1 光伏电池Simulink建模

5．3．2 光伏电池仿真结果分析与验证

5．4 影响光伏电池模型的关键因素

5．4．1 串联等效电阻的影响

5．4．2 并联分路电阻的影响

5．4．3 光伏电池等效因子的影响

5．5 工程车上光伏发电系统数据监测与焊接应用分析

5．5．1 工程车光伏发电系统监测

5．5．2 工程车蓄电池供电的焊接设备测试

5．6 本章小结

第6章 太阳能工程车整车系统仿真

6．1 仿真软件介绍

6．2 整车系统的模型建立

6．3 整车系统模型在不同工况下仿真分析

6．4 本章小结

总结与展望

1．论文总结

2．问题与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果