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(jìn)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(jī)的可逆性，即電動機(jī)可在特定條件下工作在發(fā)電運(yùn)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(jī)使大部分工業(yè)發(fā)達(dá)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(jī)，它為FIT EV（飛度）提供的續(xù)航里程達(dá)76公里。而與之相匹配的是一臺先進(jìn)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(yùn)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(jī)械制動和電機(jī)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(dá)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(jìn)行電動汽車的可行性研究和安裝運(yùn)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(yùn)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”。“自主魔力”是第一款將燃料電池技術(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(jìn)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(jī)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?！鞍宋濉逼陂g，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(jī)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(yùn)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(jìn)行受力分析并合理分配制動力，同時對如何進(jìn)行再生制動能量回收進(jìn)行探討和研究，并提出可行方案。 參考文獻(xiàn)： [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 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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(jī)的可逆性將動能轉(zhuǎn)化為電能，同時由電機(jī)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(jī)，此時電機(jī)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(jī)、傳動系等的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。同時，對于驅(qū)動電機(jī)再生制動和傳統(tǒng)的機(jī)械制動的比例分配，調(diào)用時機(jī)上，也需要利用Matlab軟件進(jìn)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(jī)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(jìn)行優(yōu)化 五、利用仿真軟件ADVISOR研究方案效果 2.3、進(jìn)度安排 2017年 2月13日～3月10日 查閱相關(guān)文獻(xiàn)，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(jìn)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(xiàn)，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