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開題報(bào)告
開題報(bào)告
題 目 純電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)
系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)
專 業(yè)
班 級
學(xué) 生
指導(dǎo)教師
一、 選題目的與意義
選題目的：本論文主要針對某一純電動(dòng)汽車，通過相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算完成純電動(dòng)汽車電機(jī)性能參數(shù)、傳動(dòng)系傳動(dòng)比及動(dòng)力電池參數(shù)的匹配設(shè)計(jì)，并繪制出純電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的總布置圖。同時(shí)，通過本論文的寫作，能鞏固所學(xué)理論知識，在完成畢業(yè)論文的過程中能得到全面的訓(xùn)練；對產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)流程能有進(jìn)一步認(rèn)識；能進(jìn)一步熟練掌握常用仿真和制圖軟件（如Matlab、Auto-CAD等）。
選題意義：純電動(dòng)汽車是指以車載電源為動(dòng)力，用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛，且滿足道路安全法規(guī)對汽車的各項(xiàng)要求的車輛。電動(dòng)汽車能夠?qū)崿F(xiàn)零排放，節(jié)能環(huán)保，可以解決汽車對環(huán)境的污染問題，對保護(hù)環(huán)境和生態(tài)具有重大意義。動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車中最關(guān)鍵的系統(tǒng)，電動(dòng)汽車的運(yùn)行性能主要取決于動(dòng)力系統(tǒng)的類型和性能。參數(shù)匹配就是在滿足整車動(dòng)力性能要求的基礎(chǔ)上合理選擇動(dòng)力總成中各部件參數(shù)，提高整車動(dòng)力性能，降低改裝成本和提高續(xù)駛里程。
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
純電動(dòng)汽車是由蓄電池(如鎳氫電池、鋰離子電池、鉛酸電池或鎳氫電池等)直接釋放電能為汽車提供動(dòng)力的一種電動(dòng)汽車。隨著化石能源的大量消耗，能源危機(jī)逼近，各國都將純電動(dòng)汽車的發(fā)展提升到了戰(zhàn)略高度。全球各大汽車制造商也爭先研發(fā)純電動(dòng)汽車，極具戰(zhàn)略前瞻性，為能夠占領(lǐng)未來汽車市場做足準(zhǔn)備。尤其是近兩年，陸續(xù)有純電動(dòng)車型亮相各大國際車展。
2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
早在上世紀(jì)60年代，我國就開始了純電動(dòng)汽車相關(guān)的研究工作，并于上世紀(jì)90年代掀起了一股研究高潮，國內(nèi)一些高校、科研單位和企業(yè)陸續(xù)開始研究純電動(dòng)汽車，并取得了一些成果。2006年，我國第一批純電動(dòng)轎車取得了產(chǎn)品準(zhǔn)入公告，吸引了更多的企業(yè)和單位加入了純電動(dòng)汽車的研發(fā)或試運(yùn)營陣營。
目前，我國政府已經(jīng)確定把純電動(dòng)汽車為汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的主要方向，而普通混合動(dòng)力汽車將作為節(jié)能車看待，不享受國家對新能源汽車的支持政策。政策就是導(dǎo)向，這導(dǎo)致汽車企業(yè)失去了研發(fā)普通混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力而紛紛轉(zhuǎn)向純電動(dòng)汽車。在2010年10月的廣州國際車展上，比亞迪、長安、江淮、奇瑞等自主品牌就紛紛推出了自主研發(fā)的純電動(dòng)汽車。如比亞迪公司推出的全球首款批量投放純電動(dòng)出租車E6，長安新能源汽車研發(fā)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的長安奔奔MINI純電動(dòng)汽車就成為車展的亮點(diǎn)。
而且，國內(nèi)研究純電動(dòng)汽車主要是以改裝的形式進(jìn)行，圍繞改裝純電動(dòng)汽車整車動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性方面做的研究比較多。當(dāng)然，在目前電池技術(shù)沒有得到有效突破的情況下，在相同電池條件下，怎樣提升整車的動(dòng)力性和增加續(xù)駛里程顯得尤為重要。姜輝，余銀輝，夏青松，周保華等[1-20]在純電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì)和整車性能仿真方面做了大量卓有成效的工作，為國內(nèi)純電動(dòng)汽車的后續(xù)研究作出了重要貢獻(xiàn)，極具參考價(jià)值。
2.2 國外研究現(xiàn)狀
電動(dòng)汽車的研究最早是從純電動(dòng)汽車研究開始的，到目前為止純電動(dòng)汽車技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)相對完善，但是還有一些技術(shù)瓶頸有待解決，比如蓄電池的壽命普遍偏短，行駛里程普遍不長等等。除了技術(shù)問題，制約純電動(dòng)汽車大范圍推廣應(yīng)用的還有其他許多因素比如充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)落后、資金缺乏和對傳統(tǒng)汽車工業(yè)的依賴等。目前世界各國的純電動(dòng)汽車的應(yīng)用仍處于示范運(yùn)行階段。美國、日本和歐洲現(xiàn)階段都將純電動(dòng)汽車的研究轉(zhuǎn)向了以公交車、社區(qū)用車及特定用途的微型電動(dòng)汽車為主，并開始對車輛運(yùn)行機(jī)制，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面做了大量的研究工作。
世界知名的汽車制造商如戴姆勒——克萊斯勒、通用、豐田、福特等，在不斷對傳統(tǒng)汽車進(jìn)行研發(fā)的同時(shí)，也都投入大量的人力、財(cái)力和物力，進(jìn)行對電動(dòng)汽車的研究與開發(fā)，以搶占先機(jī)。
美國采用政府和企業(yè)雙作用力的方式，加速電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。美國汽車工業(yè)十分發(fā)達(dá)，汽車產(chǎn)量大，保有量最多，石油消耗量和汽車排放污染物均居世界首位。為保持汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，美國制定了非常嚴(yán)格的汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，并較早地大力鼓勵(lì)發(fā)展電動(dòng)汽車，先后推出了PNGV、Freedom CAR、AVP計(jì)劃。在美國能源部的大力支持下，汽車廠商在電動(dòng)汽車的開發(fā)研制中投入大量的人力物力，并且取得了很大的研究成果[26-27]。
日本的資源貧乏，能源供給大部分得依靠海外，且主要是石油資源，各領(lǐng)域都在尋求更好的對策以便應(yīng)對能源問題，在日本的能源消費(fèi)中，運(yùn)輸部門大約占25%(1997年)，其中50%以上的石油是用于汽車產(chǎn)業(yè)上的，也就是說，電動(dòng)汽車的發(fā)展和促進(jìn)，對日本能源狀況的改善可以說是至關(guān)重要的。我國目前的能源消耗情況和日本類似，但隨著汽車保有量的快速增長，形勢會(huì)比日本更加嚴(yán)峻。
1967年，日本為了促進(jìn)本國電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展成立了日本電動(dòng)汽車協(xié)會(huì)在之后的20年間，日本制定了《電動(dòng)汽車的開發(fā)計(jì)劃》和《第三屆電動(dòng)汽車普及計(jì)劃》，并制定了汽車生產(chǎn)和保有量目標(biāo)。本田公司作為日本主要的汽車制造商之一在電動(dòng)汽車方面的研究主要集中在混合動(dòng)力和燃料電池汽車兩個(gè)方向。在1999年推出Insight、2004年推出Accord Hybrid、2006年推出Civice Hybrid都顯示了本田公司在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上做的努力。燃料電動(dòng)汽車方面也于2006年試行FCX，該車由交流同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，最高車速為160km/h，可以連續(xù)行使570km。與本田相比，豐田公司在電動(dòng)汽車領(lǐng)域也取得了更大的成功，只是豐田主要把研究的重點(diǎn)放在了混合電動(dòng)汽車，自上世紀(jì)80年代開始，豐田公司就研制了EV10-EV40的一系列電動(dòng)汽車。1995年普銳斯研制成功并與1997年投放市場并取得很大成功。普銳斯2005屬于重度混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，它采用永磁同步電動(dòng)機(jī)和四缸發(fā)動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)，使得該車的節(jié)能與續(xù)航能力更加突出，因此更具有實(shí)用性，截至2010年年底，全球銷量已經(jīng)超過140萬輛，是當(dāng)前最成功的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。日本另外的一個(gè)著名的汽車品牌——日產(chǎn)，也致力于發(fā)展電動(dòng)汽車，日產(chǎn)公司設(shè)計(jì)的電動(dòng)汽車主要是純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，同時(shí)也將燃料電池電動(dòng)汽車上升到一定戰(zhàn)略地位。比較成熟的產(chǎn)品有Altra、Nissan Tino以及Altima Hybrid，日產(chǎn)在燃料電動(dòng)汽車的主要作品是FCV2005，它集中了日產(chǎn)公司的核心技術(shù)，如理電池技術(shù)、高壓電子技術(shù)和Tino Hybrid的控制技術(shù)等[21-25]。
在歐洲，法國是目前世界上推廣純電動(dòng)汽車最為成功的國家之一，其己經(jīng)在電動(dòng)汽車研發(fā)、應(yīng)用、配套服務(wù)設(shè)施和政策支持方面，初步形成一套完整的體系。據(jù)最新統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示，法國目前擁有超過1.5萬輛純電動(dòng)汽車，全國建有200多座公共充電站，歐盟內(nèi)75%的純電動(dòng)汽車來自法國，而且法國最大的汽車制造商標(biāo)致——雪鐵龍集團(tuán)己經(jīng)是世界最大的電動(dòng)汽車生產(chǎn)商。雪鐵龍C-Zero的動(dòng)力系統(tǒng)為一臺永磁同步電動(dòng)機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速在3200-6200rpm時(shí)，最大功率為48kw，最大扭矩為182N.m，0～100km/h加速時(shí)間為15s，最高車速約為130km/h。一次充電后可行駛160公里（日本10-15模式）。雪鐵龍C-Zero采用鋰電池供電，充電需要6個(gè)小時(shí)，而快速充電時(shí)，只需要半小時(shí)就可達(dá)到80%的電量。
奔馳Smart電動(dòng)車型配置輸出功率為40馬力的電機(jī)。電機(jī)放置在該車的車尾,采用后驅(qū)結(jié)構(gòu)。其從0~60Km/h所需的加速時(shí)間為6.5s，最高時(shí)速可達(dá)100Km/h。Smart電動(dòng)車的電動(dòng)機(jī)由鋰離子電池提供電能，最大可儲(chǔ)存14KW的電能，續(xù)航里程可115Km。鋰離子電池被安放在車身的中部，憑借每百公里僅消耗12Kw.h電量，Smart電動(dòng)汽車成為城市交通中最節(jié)能、最環(huán)保的車型之一[28-33]。
三、主要研究內(nèi)容
本設(shè)計(jì)題目主要針對某純電動(dòng)汽車，通過相關(guān)計(jì)算完成純電動(dòng)汽車電機(jī)性能參數(shù)、傳動(dòng)系參數(shù)及動(dòng)力電池參數(shù)的匹配設(shè)計(jì)，并繪制出純電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的總布置圖和關(guān)鍵零部件圖。其主要內(nèi)容如下：
1．查找并學(xué)習(xí)文獻(xiàn)，分析純電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)功能總成，提出動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)總布置設(shè)計(jì)方案；
2．確定純電動(dòng)汽車的主要技術(shù)參數(shù)；
3．根據(jù)整車動(dòng)力性要求，對驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電池及傳動(dòng)系主要性能參數(shù)進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)；
4. 學(xué)習(xí)Matlab/advisor模塊進(jìn)行建模仿真，分析設(shè)計(jì)所得數(shù)據(jù)，從而對所設(shè)計(jì)純電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的合理性進(jìn)行驗(yàn)證。
四、研究方法與實(shí)施方案
4.1 研究方法
在本論文中，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)建模仿真同定量和定性綜合分析法相結(jié)合的研究方法對純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的各部分（蓄電池、電動(dòng)機(jī)、主減速器傳動(dòng)比等）進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)和建模仿真，使所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系能夠滿足整車的動(dòng)力性能，增加續(xù)駛里程和降低成本。
4.2 實(shí)施方案
本畢業(yè)論文提出了一條明確的思路：①提出設(shè)計(jì)要求；②選擇適當(dāng)?shù)哪骋卉囆?；③進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，完成動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)主要參數(shù)匹配；④在Matlab/advisor中進(jìn)行建模仿真，驗(yàn)證整車動(dòng)力性是否滿足設(shè)計(jì)要求；⑤得出結(jié)論和研究展望。
4.3 論文提綱如下：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒 論
1.1 研究背景及意義
1.2 純電動(dòng)汽車基本結(jié)構(gòu)和工作原理
1.3 純電動(dòng)汽車國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
1.3.1 國內(nèi)純電動(dòng)汽車發(fā)展研究狀況
1.3.2 國外純電動(dòng)汽車發(fā)展研究狀況
1.4 本文主要研究內(nèi)容
第二章 純電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)
2.1 純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的布置方案
2.2 純電動(dòng)汽車整車參數(shù)及性能指標(biāo)確定
2.3 電動(dòng)機(jī)參數(shù)匹配
2.3.1 電動(dòng)機(jī)類型選擇
2.3.2 電動(dòng)機(jī)參數(shù)確定
2.4 動(dòng)力電池參數(shù)匹配
2.4.1 動(dòng)力電池類型選擇
2.4.2 電池組參數(shù)的確定
2.5 傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)匹配
2.5.1 傳動(dòng)系統(tǒng)變速方案選擇
2.5.2 傳動(dòng)系傳動(dòng)速比設(shè)計(jì)
2.6 匹配結(jié)果
第三章 基于ADVISOR的純電動(dòng)汽車仿真建模
3.1 ADVISOR仿真模塊介紹
3.1.1 ADVISOR使用說明
3.2 純電動(dòng)汽車整車模型建立
3.2.1車身模型建立
3.2.2車輪模型建立
3.2.3傳動(dòng)系統(tǒng)模型建立
3.2.4驅(qū)動(dòng)電機(jī)模型建立
3.2.5動(dòng)力電池模型建立
3.3 參數(shù)輸入及整車性能仿真
第四章 全文總結(jié)
致謝
參考文獻(xiàn)
4.4 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作任務(wù)
(1) 參考文獻(xiàn)收集與查閱（第一周）
(2) 學(xué)習(xí)參考文獻(xiàn)(第一周——第三周)
(3) 寫作開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述（第二周——第三周）
(4) 外文翻譯（第二周——第五周）
(5) 提出動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)總布置設(shè)計(jì)方案（第四周——第六周）
(6) 確定純電動(dòng)汽車的主要技術(shù)參數(shù)并進(jìn)行動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)（第七周——第九周）
(7) 繪制總布置圖和關(guān)鍵零部件圖（第十周——第十二周）
(8) 撰寫畢業(yè)論文（第十一周——第十三周）
(9) 準(zhǔn)備答辯相關(guān)材料（第十三周——第十四周）
五、主要參考文獻(xiàn)
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六、指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師：
時(shí) 間：
七、學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)小組意見
負(fù) 責(zé) 人：
時(shí) 間：