汽车复合式电源系统能量效率测试方法研究

摘要

电源系统在传统燃油汽车上的作用是提供整车用电设备的电力需求。但随着汽车总线技术的发展以及整车用电设备功率的提升，常见电源系统已不能满足目前整车电气系统的需求。因此，电源系统正向着发电机智能化管理、蓄电池精细化管理以及蓄电池与超级电容并联的复合电源系统的方向发展。传统燃油汽车复合电源系统能量效率测试的研究正日益成为汽车电能管理研究的关键。
　　本课题以企业合作项目为依托，研究了汽车复合式电源系统能量效率及其效率计算公式、效率测试方法。首先，对现有汽车电源系统的架构及其存在的问题进行了分析;介绍了复合电源系统的架构与系统部件。其次，分析了复合电源系统的工作模式，对复合电源系统的效率进行定义，并给出了效率计算公式。根据复合电源系统工作原理与工作机制，分析了其系统的工作模式，确定了复合电源系统内外部功率关系;定义了复合电源系统效率，提出了平均效率与瞬时效率的概念;给出了平均效率与瞬时效率计算公式;推导出工况试验条件下瞬时效率的计算公式。再次，分析了两种效率测试所需的测试量及其获取方法，给出整车环境下效率测试流程。针对瞬时效率的测试，根据瞬时效率工况下的计算方法，制定了正交测试方案，分析测试过程中存在的误差，使用拉伊达准则处理粗大误差，卡尔曼滤波算法分析与处理试验数据。最后，搭建了基于底盘测功机的整车试验平台，开发了基于LabVIEW的上位机采集软件，进行了平均效率和瞬时效率测试试验。得到了标杆车复合电源系统瞬时效率MAP，验证了本文效率测试方法的有效性。本文的研究对于复合电源系统工作策略的制定以及电源系统能量效率的评价具有重要的研究意义和应用价值。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 课题国内外研究现状

1．2．1 发电机智能控制技术

1．2．2 蓄电池管理控制技术

1．2．3 复合电源系统测试技术

1．3．1 论文课题来源

1．3．2 论文内容与结构

第二章 汽车电源系统及电源管理技术

2．1．1 常见电源系统的结构

2．1．2 电源系统存在的问题

2．2．1 复合电源系统架构

2．2．2 复合电源系统部件

2．3．1 电源系统能量智能管理

2．3．2 电源管理系统实现技术

2．4 本章小结

第三章 复合电源系统工作模式与效率分析

3．1．1 复合电源系统工作原理

3．1．2 复合电源系统工作机制

3．2 复合电源系统输入输出功率分析

3．2．1 电源系统输入功率分析

3．2．2 单独工作模式功率分析

3．2．3 混合工作模式功率分析

3．3．1 复合电源系统能量效率定义

3．3．2 复合电源系统平均效率计算

3．3．3 复合电源系统瞬时效率计算

3．4 工况试验下瞬时效率的计算

3．4．1 发电机工作模式瞬时效率公式

3．4．2 蓄电池工作模式瞬时效率公式

3．4．3 协同工作模式瞬时效率公式

3．5 本章小结

第四章 整车环境下效率测试与数据处理

4．1．2 测试量的获取方法

4．1．3 平均效率测试流程

4．2 电源系统瞬时效率测试

4．2．1 瞬时效率测试量

4．2．2 瞬时效率正交试验方案

4．2．3 瞬时效率测试流程

4．3 测试误差分析及数据处理方法

4．3．1 测试误差分析与处理原则

4．3．2 粗大误差的数据处理

4．3．3 基于卡尔曼滤波的数据处理

4．4 本章小结

第五章 试验系统搭建及试验结果分析

5．1 试验系统的搭建

5．1．1 底盘测功机简介

5．1．2 电能数据采集设备

5．1．3 试验系统架构

5．2 采集软件的设计

5．2．1 软件开发工具简介

5．2．2 采集软件的需求与架构

5．2．3 采集软件的功能实现

5．3 整车试验及结果分析

5．3．1 复合电源系统平均效率试验

5．3．2 复合电源系统瞬时效率试验

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．2 未来展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及其成果情况