电动汽车制动能量回收系统方案设计与控制研究含开题、CATIA三维及3张CAD图

电动汽车制动能量回收系统方案设计与控制研究含开题、CATIA三维及3张CAD图,电动汽车,制动,能量,回收,系统,方案设计,控制,研究,开题,CATIA,三维,CAD XXXX XX设计开题报告 学 生 姓 名： 学 号： 学 院： 专 业： 设计题目： 电动汽车制动能量回收系统方案设计 与控制研究 指导教师: 20XX 年 2 月 26 日 设 计 开 题 报 告 1．选题依据： 1.1、课题研究的意义及目的 从汽车诞生至今的一百多年里，汽车已经遍及人类社会的各个角落并成为人们不可缺少的交通工具。全球汽车工业迅猛的发展不仅给人类社会带来便利，同时也消耗了大量的各类能源，产生了大量各类污染物，极大影响了我们赖以生存的地球环境。有调查显示，2010年全球汽车保有量为8.5亿辆，消耗了全球石油产量的55％[1]，而且截止到2014年初，全球的汽车保有量已达到12亿辆之多，且以每年3000万辆甚至更高的速度增长[2]。各国政府和汽车企业普遍意识到节能减排是未来汽车技术发展的主攻方向，新能源汽车应运而生，其中，纯电动汽车首当其冲成为发展重点。 纯电动汽车不仅是一种新能源车辆，更是一种全新的电气设备，是汽车、电子、化学电源、计算机、新能源、新材料等工程技术中最新成果的集成产物，另一方面，电动汽车又涉及车辆、控制理论、电力电子等众多学科领域，它对能量源、能源管理、电机等行业，既是发展应用新技术的挑战，也是合成新兴支柱产业的重大机遇。因此，电动汽车的研究与开发具有巨大的现实意义[3]。 但是，目前限制纯电动车辆发展的最大因素就是电池技术。电池的容量直接关系到纯电动汽车的续航里程，而充电时间则对人的生活容易造成影响。虽然自电动汽车出现至今，相关电池技术已经有了不小的进展，但是电动汽车一次充满电的续驶里程仍小于传统的燃油汽车[4]。在此基础上，就需要利用有效的能源控制策略，通过对能源的回收，来增加电动汽车的续航能力。例如传统的燃油汽车制动时，将汽车的动能通过摩擦制动装置转化为热能，散失到大气中而无法加以利用。但是对于安装有制动能量回收装置的纯电动汽车而言，由于驱动电机的可逆性，即电动机可在特定条件下工作在发电运行状态，因此可以把汽车制动时的部分制动能量转化为电能储存在蓄电池中，从而再加以利用，这样就可以有效提高能量利用率，增加续驶里程[5]。 1.2、国外纯电动汽车制动能量回收发展现状 二十世纪七十年代的石油危机使大部分工业发达国家认识到纯电动汽车的重要性，从那时开始，各国就开始在电动汽车基础技术的研究上发力并取得了丰硕的成果。 其中日本一直走在发展的前端，本田曾推出的一台以锂电池为能源的电动机，它为FIT EV（飞度）提供的续航里程达76公里。而与之相匹配的是一台先进的CVT无级变速器制动使用能量回收系统，可以最大限度提升潜在能量回收率。丰田汽车公司自1992年开始研发电动汽车以来，先后推出燃料电池电动车FCHV-3、FCHV-4、FCHV-5YIJI以及Prius混合动力汽车，其制动系统也是通过运用控制策略，合理分配汽车前、后轮制动力矩，以及合理分配机械制动和电机制动的比例关系，提高能量回收的利用率[6][7]。 德国、英国、法国、意大利等许多欧洲工业发达国家，也都在上个世纪九十年代落实电动汽车市场发展计划。1990年成立的欧洲“城市电动车”协会，旨在帮助其成员国进行电动汽车的可行性研究和安装运行电动汽车的必要设备，并指导电动汽车的发展和运营，目前为止，已有60个欧洲城市加入这一协会。 美国纯电动汽车的研发也得到政府的大力支持，通用汽车公司在电动汽车的开发和研制方面也一直不断创造成果，先后推出了GM EVl纯电动跑车和第一个可驾驶的燃料电池示范车“Electrovan”。“自主魔力”是第一款将燃料电池技术与“线控技术”结合起来，实现了制动能量的回收。美国Maxwell公司开发利用的超级电容器不仅使汽车制动时实现了能量回收利用，提高了系统效率，而且进一步提高了汽车的启动、加速性能。A.M Walker和F.AWczalk提出了制动能量回收系统与ABS系统的兼容工作，同时通过调节电机制动转矩和制动器转矩实现对制动能量回收和ABS的切换工作[8]。 1.3、国内纯电动汽车制动能量回收发展现状 我国是一个能源短缺的国家，随着汽车保有量的增加，能源问题和环境污染问题也日益严重。所以开发电动汽车对我国环境和汽车工业都有非常重要的意义。“八五”期间，电动汽车列入国家科技攻关计划，重点开展关键技术方面的研究；“九五”期间，电动汽车正式成为国家重大科研项目；“十五”期间，电动汽车成为国家863重点专项[9]。在再生制动技术方面，重庆大学，西安交通大学，清华大学和北京理工大学等院校都有自己的研究成果，研究方向有变速器--电机再生控制策略、控制电池组充放电流和制动力分配比策略等[10].实际应用方面，我国将会直接跨越传统能源汽车ABS\EBD\ASR\ESP时代而直接研发将ABS\EBD\ASR\ESP单元与制动能量回收单元、驱动单元一体化的新型制动系统[11]。 1.4、课题研究的实用价值 对于纯电动汽车来说，由于受限于电池技术的发展，所以每一点能量对其来说都很珍贵。提高电动汽车的能量利用率是增加其续航的重要手段，也完全符合目前节能减排的社会倡导。其中，制动能量回收技术就可以有效提高汽车电池能量利用率。有关研究表明，在存在较频繁的制动与起动的城市工况运行条件下，有效的回收制动能量，可使电动汽车的行驶距离延长10%～30%[12]。本文以纯电动汽车为研究对象，对其制动过程进行受力分析并合理分配制动力，同时对如何进行再生制动能量回收进行探讨和研究，并提出可行方案。 参考文献： [1] 靳显浩,刘航.汽车尾气对环境的影响及治理[J].资源节约与环保,2015（5）：80 [2]叶永贞.纯电动汽车制动能量回收系统研究[D].硕士学位论文.山东：青岛理工大学，2013 [3]汪贵平.纯电动汽车驱动与制动能量回收控制策略研究[D].博士学位论文.长安：长安大学，2009 [4]方运舟.纯电动轿车制动能量回收系统研究[D].博士学位论文.安徽：合肥工业大学，2012 [4] [5]刘剑雄,管前新.当前世界电动汽车发展概况[J].汽车技术,1997（1）.1～5 [6]Rahlnan S，Castro A.D.Environmental impacts of electricity generation-A global perspective[J].IEEE Transactions on Energy Conversation.1995，lO(2)：307—313 [7]陈清泉.环境保护和电动车的开发[J].江苏机械制造与自动化.2000,(1)：3—7 [8]邓绍伟.纯电动汽车再生制动技术的研究与仿真[D].硕士学位论文.武汉：武汉理工大学，2012 [9]王震坡,孙逢春,刘鹏.电动汽车原理与应用技术[M].北京：机械工业出版社，2014（1）.5～8 [10]李博溪. 插电式混合动力汽车制动能量回收策略研究[D].硕士学位论文.合肥：合肥工业大学，2015 [11]姜峰.浅谈新能源汽车的制动能量回收技术[J].中国高新技术企业，2016（36）：107-108 [12] Jornsen Reimpell and Helmut Stoll.The automotive chassis:engineer- ing principle.London:Arnold,2006 [13]崔胜民.新能源汽车技术[M].北京：北京大学出版社，2009 设 计 开 题 报 告 ２．设计方案： 2.1、本设计的主要内容： 本设计主要研究纯电动汽车制动时的能量回收方案。制动能量回收是利用驱动电机的可逆性将动能转化为电能，同时由电机提供制动力矩帮助汽车实现制动停车。拥有制动能量回收系统的电动汽车在制动过程中，动能的一部分经过传动系统流向驱动电机，此时电机工作在发电状态，将电能储存在蓄电池中，这样可以有效延长电动汽车的续驶里程[13]。本设计参考的主要车型为前驱型电动汽车，所以在前后轮制动力分配上，本设计还将根据所提出的的制动方案和驱动机、传动系等的参数进行优化。同时，对于驱动电机再生制动和传统的机械制动的比例分配，调用时机上，也需要利用Matlab软件进行计算，选出最优解。 2.2、工作内容： 一、纯电动汽车基本结构方案的初步确定 （1）简要分析所提出的结构方案 （2）对比选择最优方案 二、再生制动能量回收方案设计 三、电动汽车各项参数设计 （1）驱动电机的选型、传动系统的设计计算 （2）蓄电池的选型及参数计算 四、根据所选择方案对各参数进行优化 五、利用仿真软件ADVISOR研究方案效果 2.3、进度安排 2017年 2月13日～3月10日 查阅相关文献，完成开题报告 3月10日～4月10日 深入学习仿真软件ADVISOR和 MATLAB 4月10日～5月10日 设计回收控制方案，仿真研究节能效果 5月10日～6月10日 撰写毕业论文，准备相关材料 设 计 开 题 报 告 指导教师意见： 该学生的选题，切合专业方向与现实，与大学所学内容结合紧密。且该生对所开课题进行了较为详尽的调研和一定程度的探索，参考了许多文献，最后确定的课题具有一定的实用价值。本课题是学生所学专业知识的延续，符合学生专业发展方向，对于提高学生的基本知识和技能，对于提高学生的研究能力有益。研究方法和研究计划基本合理，难度合适，学生能够在预定时间内完成该课题的设计。 　　同意该课题开题。 指导教师： 年 月 日