陽毅平臺灣大學：機械工程學研究所郭昆璋Kuo, Kun-ChangKun-ChangKuo2007-11-282018-06-282007-11-282018-06-282004http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/61525本論文目的為研究如何搭配超高電容器做為直驅式電動機車之供應電源端，並探討其在性能上的影響。由於傳統二次電池技術上有諸多限制，如功率輸出過大對壽命會造成極大的影響，且體積重量皆相當可觀，引入超高電容器可以在車輛需要大功率輸出時，取代電池來提供電能。 本論文利用超高電容充放電的特性曲線，以參數推導的方式建立其等效電路模型，並在MATLAB/Simulink上建立包含超高電容器模型、馬達模型與電池模型的整車能量管理模型，藉著超高電容器串、並聯模式的切換以及與電池之間的切換，以交談式視窗即時模擬車輛由靜止起動、加速與減速時之功率輸出曲線。最後，以實驗驗證超高電容器模型建立之正確性，並以動力計實際量測超高電容器運用在直驅式無刷馬達起動時，此能量管理系統之實際運用。The objective of this paper is to research the direct driven vehicle’s performance which is affected by using super-capacitor. Due to the technical restriction of the conventional Lead-Acid battery, such as vast power output will cause damage to the battery, as well the volume and the weight of the battery are still considerable. Moreover, the super-capacitor could supply much more instantaneous current than the battery when the motor need large current input to produce enough torque. In this paper, we utilize the characteristic curve by charging and discharging the super-capacitor to build up the equivalent circuit model from the parameter identification, and we use MATLAB/Simulink to establish the complete vehicle model, including the motor model, the battery model, and the super-capacitor model to simulate the starting, the acceleration, and the deceleration by means of switch between the series and parallel mode of the super-capacitor and switch between the super-capacitor and the battery. In conclusion, we verify the accuracy of the super-capacitor model, and we make use of the power management of the direct driven motor by employing the dynamometer.第一章 緒論 1 1-1 研究動機與目的 1 1-2 文獻回顧 4 1-3 各章摘要 11 第二章 超高電容器與混合動力車 13 2-1 混合動力車的類型 13 2-1-1 純電動車輛 14 2-1-2 混合式電動車輛 15 2-2 超高電容器之介紹 19 2-2-1 工作原理 20 2-2-2 特性分析與介紹 22 2-2-3 各項性能測試報告 24 2-2-4 超高電容器與電池之匹配與比較 36 2-3 能源系統之匹配與驅動方式 39 2-4 超高電容器在混合動力車的性能表現 42 2-4-1 對起動與加速性能之影響 42 2-4-2 對續航力性能之影響 43 第三章 直驅式電動機車的介紹 44 3-1 整車系統與子系統架構 44 3-2 動力系統介紹 47 3-2-1 馬達部分 47 3-2-2 驅動器部分 52 3-3 能量管理系統 55 3-4 超高電容器在能量管理系統中的角色 59 第四章 混合動力與行車動態模型之建立 60 4-1 行車型態 62 4-2 馬達模型 63 4-2-1 馬達力矩方程式 63 4-2-2 馬達電壓方程式 67 4-2-3 馬達運動方程式 70 4-2-4 模型之建立 75 4-3 電池模型 81 4-3-1 電池等效電路模型 81 4-3-2 電池之動態方程式 83 4-3-3 模型之建立 83 4-4 超高電容器模型 85 4-4-1 超高電容器等效電路模型 85 4-4-2 參數之推導 91 4-4-3 超高電容器模型之動態方程式 96 4-4-4 模型之建立 100 4-5 動力分配控制 103 4-5-1 靜止模式 104 4-5-2 起步模式 104 4-5-3 加速模式 105 4-5-4 減速模式 106 4-5-5 巡航模式 107 4-6 模擬結果與討論 108 4-6-1 馬達與電池模型之模擬 108 4-6-2 超高電容器模型之模擬 112 4-6-3 能量管理系統之模擬 119 4-6-4 模擬結果與討論 135 第五章 控制與驅動電路之建立與模擬 137 5-1 數位控制器介紹 138 5-1-1 控制器架構 138 5-1-2 類比數位轉換 147 5-2 驅動電路介紹 149 5-2-1 驅動系統子架構 149 5-2-2 功率晶體的選擇 152 5-2-3 電路工作原理 154 5-2-4 煞車回充電路 156 5-3 電路模型之建立 159 5-3-1 功率晶體開關元件電路模型 159 5-3-2 全橋電路模型 161 5-3-3 搭配雙電源之驅動電路模型 162 5-4 模擬結果與討論 163 5-4-1 參數設定 163 5-4-2 模擬結果與討論 166 第六章 實驗結果與討論 170 6-1 馬達規格 170 6-2 實驗儀器 171 6-3 實驗項目 176 6-3-1 馬達參數測試 176 6-3-2 超高電容器定電流與定負載放電測試 177 6-3-3 超高電容器起動與串並聯切換實驗 179 6-3-4 有無超高電容器起動之續航力實驗 181 6-4 實驗結果 183 6-4-1 馬達參數測試 183 6-4-2 超高電容器定電流與定負載放電測試 184 6-4-3 超高電容器起動與串並聯切換實驗 191 6-4-4 有無超高電容器起動之續航力實驗 201 6-5 實驗結果與討論 206 6-5-1 超高電容器定電流放電實驗 206 6-5-2 超高電容器起動與串並聯切換實驗 217 6-5-3 有無超高電容器起動之續航力實驗 218 第七章 結論 219 7-1 本文結論 219 7-2 未來展望 221 附錄 參數推導之模擬結果探討 223 參考文獻 2276986751 bytesapplication/pdfen-US能量管理混合動力車等效電路超高電容器串並聯切換HEVEnergy ManagementSupercapacitorthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/61525/1/ntu-93-R91522804-1.pdf