電動汽車制動能量回收系統(tǒng)方案設(shè)計與控制研究含開題、CATIA三維及3張CAD圖

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但是，目前限制純電動車輛發(fā)展的最大因素就是電池技術(shù)。電池的容量直接關(guān)系到純電動汽車的續(xù)航里程，而充電時間則對人的生活容易造成影響。雖然自電動汽車出現(xiàn)至今，相關(guān)電池技術(shù)已經(jīng)有了不小的進展，但是電動汽車一次充滿電的續(xù)駛里程仍小于傳統(tǒng)的燃油汽車[4]。在此基礎(chǔ)上，就需要利用有效的能源控制策略，通過對能源的回收，來增加電動汽車的續(xù)航能力。例如傳統(tǒng)的燃油汽車制動時，將汽車的動能通過摩擦制動裝置轉(zhuǎn)化為熱能，散失到大氣中而無法加以利用。但是對于安裝有制動能量回收裝置的純電動汽車而言，由于驅(qū)動電機的可逆性，即電動機可在特定條件下工作在發(fā)電運行狀態(tài)，因此可以把汽車制動時的部分制動能量轉(zhuǎn)化為電能儲存在蓄電池中，從而再加以利用，這樣就可以有效提高能量利用率，增加續(xù)駛里程[5]。 1.2、國外純電動汽車制動能量回收發(fā)展現(xiàn)狀 二十世紀(jì)七十年代的石油危機使大部分工業(yè)發(fā)達國家認(rèn)識到純電動汽車的重要性，從那時開始，各國就開始在電動汽車基礎(chǔ)技術(shù)的研究上發(fā)力并取得了豐碩的成果。 其中日本一直走在發(fā)展的前端，本田曾推出的一臺以鋰電池為能源的電動機，它為FIT EV（飛度）提供的續(xù)航里程達76公里。而與之相匹配的是一臺先進的CVT無級變速器制動使用能量回收系統(tǒng)，可以最大限度提升潛在能量回收率。豐田汽車公司自1992年開始研發(fā)電動汽車以來，先后推出燃料電池電動車FCHV-3、FCHV-4、FCHV-5YIJI以及Prius混合動力汽車，其制動系統(tǒng)也是通過運用控制策略，合理分配汽車前、后輪制動力矩，以及合理分配機械制動和電機制動的比例關(guān)系，提高能量回收的利用率[6][7]。 德國、英國、法國、意大利等許多歐洲工業(yè)發(fā)達國家，也都在上個世紀(jì)九十年代落實電動汽車市場發(fā)展計劃。1990年成立的歐洲“城市電動車”協(xié)會，旨在幫助其成員國進行電動汽車的可行性研究和安裝運行電動汽車的必要設(shè)備，并指導(dǎo)電動汽車的發(fā)展和運營，目前為止，已有60個歐洲城市加入這一協(xié)會。 美國純電動汽車的研發(fā)也得到政府的大力支持，通用汽車公司在電動汽車的開發(fā)和研制方面也一直不斷創(chuàng)造成果，先后推出了GM EVl純電動跑車和第一個可駕駛的燃料電池示范車“Electrovan”?！白灾髂ЯΑ笔堑谝豢顚⑷剂想姵丶夹g(shù)與“線控技術(shù)”結(jié)合起來，實現(xiàn)了制動能量的回收。美國Maxwell公司開發(fā)利用的超級電容器不僅使汽車制動時實現(xiàn)了能量回收利用，提高了系統(tǒng)效率，而且進一步提高了汽車的啟動、加速性能。A.M Walker和F.AWczalk提出了制動能量回收系統(tǒng)與ABS系統(tǒng)的兼容工作，同時通過調(diào)節(jié)電機制動轉(zhuǎn)矩和制動器轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)對制動能量回收和ABS的切換工作[8]。 1.3、國內(nèi)純電動汽車制動能量回收發(fā)展現(xiàn)狀 我國是一個能源短缺的國家，隨著汽車保有量的增加，能源問題和環(huán)境污染問題也日益嚴(yán)重。所以開發(fā)電動汽車對我國環(huán)境和汽車工業(yè)都有非常重要的意義。“八五”期間，電動汽車列入國家科技攻關(guān)計劃，重點開展關(guān)鍵技術(shù)方面的研究；“九五”期間，電動汽車正式成為國家重大科研項目；“十五”期間，電動汽車成為國家863重點專項[9]。在再生制動技術(shù)方面，重慶大學(xué)，西安交通大學(xué)，清華大學(xué)和北京理工大學(xué)等院校都有自己的研究成果，研究方向有變速器--電機再生控制策略、控制電池組充放電流和制動力分配比策略等[10].實際應(yīng)用方面，我國將會直接跨越傳統(tǒng)能源汽車ABS\EBD\ASR\ESP時代而直接研發(fā)將ABS\EBD\ASR\ESP單元與制動能量回收單元、驅(qū)動單元一體化的新型制動系統(tǒng)[11]。 1.4、課題研究的實用價值 對于純電動汽車來說，由于受限于電池技術(shù)的發(fā)展，所以每一點能量對其來說都很珍貴。提高電動汽車的能量利用率是增加其續(xù)航的重要手段，也完全符合目前節(jié)能減排的社會倡導(dǎo)。其中，制動能量回收技術(shù)就可以有效提高汽車電池能量利用率。有關(guān)研究表明，在存在較頻繁的制動與起動的城市工況運行條件下，有效的回收制動能量，可使電動汽車的行駛距離延長10%～30%[12]。本文以純電動汽車為研究對象，對其制動過程進行受力分析并合理分配制動力，同時對如何進行再生制動能量回收進行探討和研究，并提出可行方案。 參考文獻： [1] 靳顯浩,劉航.汽車尾氣對環(huán)境的影響及治理[J].資源節(jié)約與環(huán)保,2015（5）：80 [2]葉永貞.純電動汽車制動能量回收系統(tǒng)研究[D].碩士學(xué)位論文.山東：青島理工大學(xué)，2013 [3]汪貴平.純電動汽車驅(qū)動與制動能量回收控制策略研究[D].博士學(xué)位論文.長安：長安大學(xué)，2009 [4]方運舟.純電動轎車制動能量回收系統(tǒng)研究[D].博士學(xué)位論文.安徽：合肥工業(yè)大學(xué)，2012 [4] [5]劉劍雄,管前新.當(dāng)前世界電動汽車發(fā)展概況[J].汽車技術(shù),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]陳清泉.環(huán)境保護和電動車的開發(fā)[J].江蘇機械制造與自動化.2000,(1)：3—7 [8]鄧紹偉.純電動汽車再生制動技術(shù)的研究與仿真[D].碩士學(xué)位論文.武漢：武漢理工大學(xué)，2012 [9]王震坡,孫逢春,劉鵬.電動汽車原理與應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2014（1）.5～8 [10]李博溪. 插電式混合動力汽車制動能量回收策略研究[D].碩士學(xué)位論文.合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2015 [11]姜峰.淺談新能源汽車的制動能量回收技術(shù)[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2016（36）：107-108 [12] Jornsen Reimpell and Helmut Stoll.The automotive chassis:engineer- ing principle.London:Arnold,2006 [13]崔勝民.新能源汽車技術(shù)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2009 設(shè) 計 開 題 報 告 ２．設(shè)計方案： 2.1、本設(shè)計的主要內(nèi)容： 本設(shè)計主要研究純電動汽車制動時的能量回收方案。制動能量回收是利用驅(qū)動電機的可逆性將動能轉(zhuǎn)化為電能，同時由電機提供制動力矩幫助汽車實現(xiàn)制動停車。擁有制動能量回收系統(tǒng)的電動汽車在制動過程中，動能的一部分經(jīng)過傳動系統(tǒng)流向驅(qū)動電機，此時電機工作在發(fā)電狀態(tài)，將電能儲存在蓄電池中，這樣可以有效延長電動汽車的續(xù)駛里程[13]。本設(shè)計參考的主要車型為前驅(qū)型電動汽車，所以在前后輪制動力分配上，本設(shè)計還將根據(jù)所提出的的制動方案和驅(qū)動機、傳動系等的參數(shù)進行優(yōu)化。同時，對于驅(qū)動電機再生制動和傳統(tǒng)的機械制動的比例分配，調(diào)用時機上，也需要利用Matlab軟件進行計算，選出最優(yōu)解。 2.2、工作內(nèi)容： 一、純電動汽車基本結(jié)構(gòu)方案的初步確定 （1）簡要分析所提出的結(jié)構(gòu)方案 （2）對比選擇最優(yōu)方案 二、再生制動能量回收方案設(shè)計 三、電動汽車各項參數(shù)設(shè)計 （1）驅(qū)動電機的選型、傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算 （2）蓄電池的選型及參數(shù)計算 四、根據(jù)所選擇方案對各參數(shù)進行優(yōu)化 五、利用仿真軟件ADVISOR研究方案效果 2.3、進度安排 2017年 2月13日～3月10日 查閱相關(guān)文獻，完成開題報告 3月10日～4月10日 深入學(xué)習(xí)仿真軟件ADVISOR和 MATLAB 4月10日～5月10日 設(shè)計回收控制方案，仿真研究節(jié)能效果 5月10日～6月10日 撰寫畢業(yè)論文，準(zhǔn)備相關(guān)材料 設(shè) 計 開 題 報 告 指導(dǎo)教師意見： 該學(xué)生的選題，切合專業(yè)方向與現(xiàn)實，與大學(xué)所學(xué)內(nèi)容結(jié)合緊密。且該生對所開課題進行了較為詳盡的調(diào)研和一定程度的探索，參考了許多文獻，最后確定的課題具有一定的實用價值。本課題是學(xué)生所學(xué)專業(yè)知識的延續(xù)，符合學(xué)生專業(yè)發(fā)展方向，對于提高學(xué)生的基本知識和技能，對于提高學(xué)生的研究能力有益。研究方法和研究計劃基本合理，難度合適，學(xué)生能夠在預(yù)定時間內(nèi)完成該課題的設(shè)計。 　　同意該課題開題。 指導(dǎo)教師： 年 月 日