(35.175.212.130) 您好!臺灣時間:2021/05/18 04:46
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果

詳目顯示:::

: 
twitterline
研究生:周明宏
研究生(外文):Ming Hung Chou
論文名稱:控制區域網路通訊架構於混合電力載具之資料擷取與性能分析
論文名稱(外文):Data Acquisition and Energy Performance Analysis use CAN Bus Hardware and LabView Software for Hybrid Electric Vehicles
指導教授:艾和昌艾和昌引用關係鄭建民鄭建民引用關係
指導教授(外文):Herchang AYChien Min Cheng
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:應用工程科學研究所
學門:工程學門
學類:綜合工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:114
中文關鍵詞:電動車燃料電池控制區域網路
外文關鍵詞:electric vehiclefuel cellCAN
相關次數:
  • 被引用被引用:1
  • 點閱點閱:256
  • 評分評分:
  • 下載下載:22
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
於眾多能源中,最具前瞻性、無污染之載具動力來源為氫燃料電池,因燃料電池完全不會產生現有内燃機燃燒後所產生廢氣污染;且燃料電池電動車之效率比傳統類型的傳動方式載具有更高的能量使用效率,但卻因巡航距離無法滿足市場的需求。因此,使用二次電池搭配氫燃料電池之混合動力車勢必成為最終的設計。本研究將設計一輛小型載具以二次電池與氫燃料電池整合成混合電力車,由原始的鋰鐵電池驅動的電動車為主體,搭配1.2 kW質子交換膜燃料電池和2.8 kWh 鋰鐵電池為供應電力來源。
在模擬方面則是使用免費的ADVISOR(2002 年版本),模擬行駛二種不同的模式。第一種是以電動模式,第二種模式則是加入燃料電池,探討燃料電池對蓄電池的充電效益。而另一研究重點,則是利用控制區域網路將車輛於行駛中各種裝置的狀態擷取,並以LabView 圖控程式顯示即時的資料並儲存於Excel,以便於分析其能量的消耗情況。
The most promising propellant device that can overcome the present problems of internal combustion engine is the hydrogen fuel cell. Electric vehicles are more efficient than any other type of drive-trains, but the cruising range cannot meet market expectations, thus making a battery/fuel cell hybrid vehicle the most likely solution. This study investigates a small fuel cell/battery hybrid vehicle which is based on the original Li-ion battery electric vehicle that utilizes a 2.8 kWh Li-ion battery pack and a 1.2 kW Ballard’s proton exchange membrane fuel cell stack. The simulation uses the free ADVISOR (2002 version) to simulate two different driving modes, where the first one uses battery only and the second one uses both battery and fuel cell. The objectives of this study are to explore the battery charging effectiveness of a fuel cell system and to use the Controller Area Network (CAN) to acquire data on various devices in the car during the road test so they can be shown in real-time by the LabView graphical control program software and stored in Microsoft Excel in order to analyze the energy consumption.
This study further analyzes the measured data from the road test of two different driving modes and discovers the optimal cruising speed to be 10 km/hr, with a maximum speed of 35 km/hr. At the optimal speed, the fuel cell power output can just keep up with the power required from the battery; but when the speed exceeds the optimal cruising speed, the fuel cell power output can no longer effectively maintain the battery capacity. Therefore, when the speed is between 0 to 10 km/hr, the driving mode can be either battery or fuel cell; but when the speed is over 10 km/hr, fuel cell mode is
mandatory.

Keywords:Electric vehicle, fuel cell, hybrid vehicle, CAN
目 錄
摘要 I
ABSTRACTII
誌謝 III
目 錄 IV
表 目 錄 VII
圖 目 錄 VIII
符 號 說 明 XI
第一章 緒論 1
1-1 背景 1
1-2 文獻回顧 3
1-2-1 燃料電池實驗性能分析 3
1-2-2 燃料電池電動載具應用分析 5
1-2-3 車載網路(CAN)系統發展歷程 6
1-3 研究目的 7
第二章 控制區域網路系統 8
2-1 CAN通訊協定 8
2-1-1 CAN訊息封包格式 10
2-1-2 CAN錯誤處理機制 12
2-2 CAN應用層協定:CANOPEN 14
2-2-1 CANopen應用層通訊協定 15
2-2-2 CANopen網路管理 19
第三章 實驗平台與設備介紹 31
3-1 原型車規格 31
3-2 六大系統介紹 31
3-2-1 車體結構 31
3-2-2 轉向系統 32
3-2-2-1 轉向原理 32
3-2-2-2 轉向機構(無輔助動力轉向) 33
3-2-3 懸吊系統 33
3-2-4 煞車系統 33
3-2-5 動力系統 34
3-2-6 電力系統 34
3-3 實驗設備介紹 35
3-3-1 質子交換膜燃料電池 35
3-3-2 質子交換膜燃料電池作用原理 36
3-3-3 質子交換膜燃料電池構造 36
3-3-4 直流/直流升壓器 37
3-3-5 氫氣設備 38
3-4 CAN通訊設備 39
3-4-1 硬體特徵 39
3-4-2 連線 40
3-4-3 狀態指示燈 40
3-3-4 節點ID旋鈕與鮑率旋鈕 40
3-3-5 I/O擴充模組 41
3-3-6 USB/CAN轉換器 I-7565-H1 41
第四章 實驗方法與程序 60
4-1 實驗方法 60
4-2 實驗程序 60
4-2-1 ADVISOR介面操作 60
4-2-2 建立車輛模型 61
4-2-3 車輛參數設定 63
4-2 LABVIEW 圖形程式撰寫 65
4-2-1 程式撰寫流程 65
4-2-2 圖控程式計算方程式 66
4-3 混合電力系統架構 67
4-3-1 實車測試條件 67
4-3-2 實車測試流程 68
第五章 結果與討論 80
5-1 模擬運行與實車測試結果比較 80
5-1-1 電動模式 80
5-1-2 輔助電力模式 81
5-2電動模式之性能分析 83
5-2-1 蓄電池能量性能分析 83
5-2-2 馬達能量性能分析 83
5-3輔助電力模式之性能分析 84
5-3-1蓄電池能量性能分析 84
5-3-2 馬達能量性能分析 85
5-3-3 燃料電池能量性能分析 86
5-3-4 直流升壓器能量轉換性能分析 86
第六章 結論 94
6-1 結論 94
6-2 未來發展 95
參考文獻 96
個人簡歷 98
[1]經濟部能源局,2010,我國燃料燃燒CO2排放統計與分析。
[2]汪志豪,2005,燃料電池電動車之性能分析與動力匹配,大葉大學機械工程系,
碩士論文。
[3]黃鎮江,2008,燃料電池,第3版,滄海書局,台北。
[4]許芳菖,2007,車載CAN Bus系統之比較研究,虎尾科技大學機械與機電工程
系,碩士論文。
[5]溫武義,2003年,燃料電池技術,全華科技圖書股份有公司,台北。
[6]D. Chu, R. Jiang, 1997 , Performance of polymer electrolyte Membrance fuel cell
(PEMFC) stacks Part I. Evaluation and simulation of an air-breathing PEMFC stack,
Journal of Power Sources, Vol.83, pp. 128-133.
[7]M. Wakizoe, O.A. Velev, Supamanlan Srinivadan, 1995, Analysisof Proton
Exchange Membrane Fuel Cell Performance With Alternate Membranes,
Elecrrochimrca Acta, Vol.40, pp. 335-344.
[8]S.Y. Ahn, S.J. Shin, H.Y. Ha, S.A. Hong, Y.C. Lee, T.W. Lim, I.H. Oh, 2002,
Performance and lifetime analysis of the kW-class PEMFC stack, Journal of Power
Sources, Vol.106, pp. 295–303.
[9]V. Baglio, E. Modica, V. Antonucci, 2000, Influence of flow field design on the
Performance of a direct methanol fuel cell, Journal of Power Sources, Vol.91,pp.
202-209.
[10]L. Wang, H.T. Liu, 2004, Performance studies of PEM fuel cell with interdigitated
flow fields, Journal of Power Sources, Vol.134, pp. 185-196.
[11]T. Yang, P.F Shi, C.Y. Du, 2006, Study on self-humidifild PEMFC with reactant
circulation, Electrochimica Acta,Vol.51, pp. 5618-5625.
[12]陳瑾鴻,2008,1.2kW質子交換膜燃料電池系統參數性能分析,高雄應用科技
大學模具工程系,碩士論文。
[13]鄭勝文,1999,電動車專輯,機械月刊,頁354-405,8月。
[14]Kaufman, 2002, Design and realization of 300W fuel cell generator on an electric
bicycle, Journal of Power Sources, Vol.106, pp. 384-387.
[15]A. Folkesson, C. Andersson, P. Alvfors, M. A. la, L. Overgaard, 2003, Real life
testing of a Hybrid PEM Fuel Cell Bus, Journal of Power Sources, Vol.118,
pp. 349–357.
[16]J.J. Hwang, D.Y. Wang, N.C. Shih, D.Y. Lai, C.K. Chen, Development offuel cell
powered electric bicycle, 2004, Journal of Power Sources, Vol.133,pp. 223–228.
[17]J.J. Hwang, D.Y. Wang, N.C. Shih, 2005, Development of a lightweight fuel cell
vehicle, Journal of Power Sources, Vol.141,pp. 108-115.
[18]Rajesh K. Ahluwalia, X. Wang, 2005, Direct hydrogen fuel cell systems for hybrid
vehicles, Journal of power sources, Vol.139, pp. 152–164.
[19]H.S. Lee, K.S. Jeong, B.S Oh, 2003, An experimental study of controlling strategies
and forces for hydrogen fuel cell hybrid vehicles, International Journal of Hydrogen
Energy, Vol.28, pp. 215 – 222.
[20]Z. Jiang, L. Gao, J. Balackwelder, R. Dougal, 2004, Design and experimental test of
control strategies for active hybrid fuel cell/battery power sources, Journal of Power
Sources, Vol.130, pp. 163-171.
[21]Bosch, 1991, CAN Specification Version 2.0.
[22]泓格科技股份有限公司,2010,http://www.icpdas.com/home_c.htm
[23]J.A. Fonseca, L.M. Almeida, 1999, Using a Planning Scheduler in the CAN
Network , Emerging Technologies and Factory Automation, Vol.2, pp. 815-821.
[24]H. Ekiz, A. Kutlu, E.T. Powner, 1996, Design and Implementation of a CAN/CAN
bridge, Second International Symposium on Parallel Architectures, Algorithms, and
Networks, 507-513.
[25]CAN in Automation, http://www.can-cia.org
[26]CANopen Application Layer and Communication Profile, 2002, CiA DS301,
Version 4.02.
[27]DND(DeviceNet Development)論壇,http://www.dndev.com/
[28]鄧元銘,2007,CAN網路同步應用協定之設計與實現,交通大學電機與控制工
程系,碩士論文。
[29]New Generation Motors Corporation, 2003, EVC402 Operating Manual,
#330-000012 Rev. B.
[30]賴世榮,2004,智慧型鋰離子電池殘存電量估測之研究,中山大學電機工程系,
碩士論文。
[31]陳睿堅,2009,1.2kW燃料電池應用於太陽能雙動力載具之性能分析,高雄應用
科技大學模具工程系,碩士論文。
[32]楊欣樵,2007,應用模糊控制於燃料電池發電之研究,逢甲大學資訊電機工程
碩士論文。
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
無相關期刊