複合動力車輛引擎控制之研究 劉兆俊、張舜長
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摘 要
複合動力車輛(Hybrid Electric Vehicle, HEV)是一種結合引擎 與電動馬達零污染特性所創造出輸出功率大、續航力佳與低噪 音 的一種省能、低污染且具環保概念的車輛。在今日環保意識抬頭 下，複合動力車輛可兼顧省能、低污染，可謂是未來 車輛中的一 大福音。 本研究旨在探討複合動力車輛能於高經濟效益下操作，為使複合 動力系統的車輛能達到真正低污染 且節省能源的目標，須先將整 個複合動力系統中唯一會產生廢氣的引擎，控制在高效率且能保 持在低油耗、污染的狀態 下運轉。 在本研究中為了使引擎能夠維持在最佳運轉區運轉，因此事先蒐 集了許多國內外的論文，以做為發展引擎控制 器之參考。研究最 終選擇以比例、積分、微分（PID）的控制器，來製作引擎的控 制器。並以實驗測試的方式，確認所發 展出的引擎控制器是否能 符合需求。 最後將製作出的引擎控制器，應用於複合動力系統的實驗平台上 ，以ECE40行車型 態作測試，搭配油耗計、空燃比計、廢氣分析 儀等實驗儀器來確認引擎控制器的控制成果。經過在複合動力系 統實驗平 台上驗證後確認所製作的引擎控制器確實可使引擎達到 油耗及廢氣的排放量都減少且輸出的功率亦能保持在設定的目標 值內。
關鍵詞 : 複合動力系統 ; 引擎控制器 ; PID控制法則 ; ECE40行車型態 目錄
封面內頁 簽名頁 授權書...iii 中文摘要...iv 英文摘
要...v 誌謝...vii 目錄...viii 圖目
錄...xi 表目錄...xiv 符號說明...xv 第一章 緒論...1 1.1 前言...1 1.2 文獻回顧...3 1.3 研究動 機與目的...8 1.4 研究步驟...9 1.5 論文架構...10 第二章 並聯式複合動力系統架構簡介...11 2.1 並聯式複合動力系統架構簡述...11 2.1.1 並聯式複合動力系 統各部元件介紹...11 2.1.2 第一代並聯式複合動力系統實驗平台介紹...19 2.1.3 第二代並聯式複合動力系統 實驗平台介紹...25 2.2 新舊複合動力系統實驗平台差異處解析...26 第三章 並聯式複合動力車輛引擎控制器 之發展與實現...29 3.1 並聯式複合動力車輛引擎控制器控制法則簡述...29 3.1.1 P型控制法
則...29 3.1.2 P型引擎控制器設計成果...31 3.1.3 PID型控制法則...35 3.1.4 PID型引擎控制器設計成果...37 3.2 電子節氣門驅動器製作與實現...42 3.2.1 直流三相同步 馬達驅動器設計成果...43 3.2.2 電子節氣門設計成果...43 第四章 ECE40行車型態測試介面建立 與測試...45 4.1 ECE40行車型態測試法規簡述...45 4.2 ECE40行車型態車輛阻力計算結
果...47 4.3 ECE40行車曲線程式建立...50 第五章 實驗結果與數值分析...54 5.1 引擎控制器實驗結果...54 5.2 複合動力系統輸出功率實驗結果...55 5.3 複合動力系統引擎油 耗、廢氣排放量測實驗結果...62 第六章 結論與建議...71 6.1 結果與討
論...71 6.2 建議事項與未來研究方向...72 參考文獻...74 附 錄A 直流三相同步馬達驅動電路設計圖...80 附錄B 引擎控制器系統電路設計圖...81 附錄C 行政院環 保署公告之交通工具空氣污染物排放標準表[42].82
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