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基于超级电容的汽车怠速起停系统试验研究

胡明明  
【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,本文的研究以基于超级电容的怠速起停系统为核心,主要包括以下几个方面: 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。 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。 最后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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