電動(dòng)汽車能量回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究【獨(dú)家畢業(yè)課程設(shè)計(jì)含任務(wù)書+開題報(bào)告+外文翻譯+中期報(bào)告+答辯PPT】
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開 題 報(bào) 告 1.結(jié)合畢業(yè)論文情況,根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料,撰寫 2000 字左右的文獻(xiàn)綜述: 文 獻(xiàn) 綜 述 景 自從世界上第一輛汽車誕生至今短短一百多年的時(shí)間里,汽車已經(jīng)遍布世界各地角落并且成為人類社會(huì)生產(chǎn)和生活必不可少的交通工具。汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展不僅帶動(dòng)世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展,給人們生活帶來便利,也給全球環(huán)境造成巨大污染,氣候變暖已經(jīng)成為人類不得不面對(duì)的問題。有調(diào)查顯示, 全球汽車保有量已經(jīng)超過 10 億輛,按世界人口平均每 6 人就擁有一輛,消耗了全球石油產(chǎn)量的 55%。隨著全球汽車保有量的不斷提升,傳統(tǒng)燃油汽車所帶來的能源危機(jī)和氣候變暖日益嚴(yán)重。各國政府和汽車企業(yè)普遍意識(shí)到節(jié)能和減排是未來汽車發(fā)展的必然方向,新能源電動(dòng)汽車應(yīng)運(yùn)而生。目前用于車載的電儲(chǔ)能裝置主要是蓄電池儲(chǔ)能裝置,儲(chǔ)能裝置既可以作為為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供能量,又可以作為回饋系統(tǒng)回收制動(dòng)能量。 目前,世界發(fā)達(dá)國家的電動(dòng)汽車技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟,并且相繼有多款電動(dòng)汽車問世。日本豐田公司生產(chǎn)的混合動(dòng)力汽車 球銷售超過 50 萬輛 [1]。美國通用、福特、克萊斯勒三大汽車公司與美國能源部合作推出了三款混合動(dòng)力概念車 及 ]。 我國的電動(dòng)汽車技術(shù)水平與產(chǎn)業(yè)化和國外相比差距相對(duì)較小,基本處于同 一 起跑線上 。 東 風(fēng)電動(dòng)汽車股份有限公司研發(fā)生產(chǎn)了神龍富康純電動(dòng)轎車、 合動(dòng)力轎車和 合動(dòng)力公交車等車型 , 福田迷笛、比亞迪 江淮同悅、奇瑞 車型均已 實(shí)現(xiàn)量產(chǎn) [3]。 而電動(dòng)汽車在頻繁的制動(dòng)過程中有許多能量流失浪費(fèi),研究電動(dòng)汽車 在行車制動(dòng)時(shí)的能量回饋吸收,使得能量得到進(jìn)一步的應(yīng)用,提高能量利用效率,延長續(xù)航里程,對(duì)電動(dòng)汽車發(fā)展有著重大的意義。 題研究的目的和意義 電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車先比有以下優(yōu)點(diǎn):零排放、結(jié)構(gòu)簡單、噪聲 低 、能量 利用 效率高、 易于 實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速、 整車 維護(hù)保養(yǎng)便捷、經(jīng)濟(jì)性較高、百公里能源 消耗相較于 傳統(tǒng)汽車 大大節(jié)省了資源 。純電動(dòng)汽車具有諸多優(yōu)勢卻 遲遲不能 成為主流交通工具,因?yàn)槠淙觞c(diǎn)和局限性同樣 明顯: (1) 充電時(shí)間長;( 2)續(xù)航里程不足;( 3)無法實(shí)現(xiàn)快速能量 補(bǔ)給;( 4)整車制造成本高;( 5)電池更換費(fèi)用高。 在電動(dòng) 汽車研究中,如何研制高性能的儲(chǔ)能設(shè)備、以及如何提高 汽車 能量的利用率,是所有研究中比較重要的兩個(gè)方面。盡管 汽車 蓄電池技術(shù)發(fā)展迅速,但受經(jīng)濟(jì)性、安全性等 等 因素 的 制約 , 很難 在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)重大突破。因此如何提高電動(dòng)汽車的能量利用率是一個(gè)非常關(guān)鍵的問題。研究制動(dòng)能量 回收 對(duì)提高電動(dòng)汽車的能量利用率 是 非常有意義 的 。 電動(dòng) 汽車在制動(dòng)過程中 , 汽車的動(dòng)能通過摩擦轉(zhuǎn)化為熱能 而 散掉,大量的能量被浪費(fèi)掉 。 據(jù)相關(guān)數(shù) 據(jù)研究表明,在幾種典型城市工況下,汽車制動(dòng)時(shí)由摩擦制動(dòng)耗散的能量占汽車 總驅(qū)動(dòng)能量的 50%左右 [4]。 國外有關(guān)研究表明,在 存在較頻繁的制動(dòng)與起動(dòng)的城市工況運(yùn)行條件下,有效地回收制動(dòng)能量,電動(dòng)汽車大約可降低 15% 的能量消耗,可使電動(dòng)汽車的行駛距離延長 10%~ 30%[5 6]。 本課題研究的是 根據(jù)當(dāng)前新能源汽車發(fā)展趨勢 , 對(duì)當(dāng)前電動(dòng)汽車所用制動(dòng)能量回收系統(tǒng)進(jìn)行分析,對(duì)比各能量回收系統(tǒng)方案設(shè)置、儲(chǔ)能方式及應(yīng)用情況,研究不同剎車模式對(duì)制動(dòng)能量回收的約束 , 得出電動(dòng)汽車能量再生控制策略。 內(nèi)外現(xiàn)狀分析 近年來, 由于回收電動(dòng)汽車的制動(dòng)能量不僅能提高電動(dòng)汽車的能量利用率,增加 汽車?yán)m(xù)航 里程,還能 保護(hù)制動(dòng)器, 有效 提高整車的安全性。因此,國內(nèi)外對(duì)其進(jìn)行大量的研究。美國 &M 大學(xué)的 提出了評(píng)價(jià)制動(dòng)能量回收效率的三種 制動(dòng)力分配控制策略,在此基礎(chǔ)上建立了純電動(dòng)汽車的制動(dòng)能量仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)P停? 針對(duì)不同的制動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn) [7]。他們 提出基于制動(dòng)能量回收系統(tǒng)的純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車 統(tǒng)的控制策略,通過精確設(shè)計(jì)電機(jī)制動(dòng)力門限值,使得再生制動(dòng)系統(tǒng)與 8]。 建立了城市客車在市區(qū)行駛循環(huán)工況下的數(shù)學(xué)模型,研究再生制動(dòng)系統(tǒng) 的節(jié)能效果 [9]。美國 &M 大學(xué)的 提出了混合動(dòng)力汽車基 于開關(guān)磁阻電機(jī)再生制動(dòng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),并在行駛循環(huán)工況下進(jìn)行了能量 回收效率的分析 [1()]。 近年來 , 世界各 大 汽車公司都推出了自己的能量回收系統(tǒng), 他們 所采用的再生制動(dòng)系統(tǒng) 控制策略都比較先進(jìn)。豐田 公司 的 動(dòng)系統(tǒng) , 本田 公司 的 統(tǒng) , 特斯拉、寶馬、奧迪等中高端車型, 福特公司的 日產(chǎn)的 通用的 車均為新研制出的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車,它們的制動(dòng)系統(tǒng)都具有制動(dòng)能量回收功能 [11]。目前,國內(nèi)制動(dòng)能量回收技 術(shù)處于剛剛起步階段,大部分的研究都停留在理論計(jì)算和建模仿真階 段。 清華大學(xué)的羅禹貢、李蓬等 基于最優(yōu)控制理論設(shè)計(jì)了制動(dòng)力分配模型 。 得出結(jié)論為顯著提高汽車制動(dòng)響應(yīng)速度提高制動(dòng) 能量回收率 10%[12]。北京理工大學(xué)李玉芳、林逸等研究得到 再生制動(dòng)力和液壓制動(dòng)力的分配與控制規(guī)律 [13]。上海交通大學(xué)王保華、張建武等研究得到純電機(jī)制動(dòng)效能高,能量回收率 29%機(jī)電混合反之 (僅 2%)[14]。西安交通大學(xué) 白志峰 、 曹秉剛等以蓄電池充電電流為控制對(duì)象的再 生制動(dòng)方案得到 即可保證制動(dòng)安全制動(dòng)性能又保護(hù)蓄電池 [15]。 從國內(nèi) 外研究現(xiàn)狀可看出,汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)研究主要集中在回收制動(dòng)能量方法、回收制動(dòng)能量的效率、驅(qū)動(dòng)電機(jī)與功率轉(zhuǎn)換器的控制技術(shù)、再生制動(dòng)控制策略、機(jī)電復(fù)合制動(dòng)的協(xié)調(diào)等方面。目前急需解決制動(dòng)能量回收系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)問題。合理配置能量轉(zhuǎn)換裝置、能量儲(chǔ)存技術(shù)和控制策略,在保證車輛安全性能的條件下達(dá)到再生制動(dòng)功能與效率的優(yōu)化。隨著電機(jī)技術(shù)、能量儲(chǔ)存技術(shù)及控制技術(shù)的發(fā)展,再生制動(dòng)技術(shù)將成為現(xiàn)代汽車的一種常規(guī)配置。 參考文獻(xiàn) : [1] 曹秉剛 J]2007,41:1[2] 徐哲 J]2006,2. [3] 過學(xué)迅,張靖 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào) . 2005,27(1):22[4] ], 002[5] 仇斌,陳世全 能量回收潛力 [J] 2005,41(12):356] 何仁,程青訓(xùn) J] [7] of V J]999[8] V J], 2001[9] O. 1201391 [10] V C 001, s):571[11] 陳慶棒 ,何 仁 , 商高高 拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車 5(6):70[12] 羅禹貢 ,李蓬 ,等 J] 2006,28(4):356[13] 李玉芳 ,林逸 ,何洪文 ,陳陸華 J]程,2007,29(11):1059[14] 王保華,張建武,羅永革 J] 2005,27(6):648[15] 白志峰 ,曹秉剛 等 電動(dòng)汽車再生制動(dòng) [H]魯 棒控制仿真研究 [J], 2005,17(12):2975 開 題 報(bào) 告 2.本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段(途徑): 究目標(biāo)、研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題 (1) 研究目標(biāo) 根據(jù)當(dāng)前新能源汽車發(fā)展趨勢,對(duì)當(dāng)前電動(dòng)汽車所用制動(dòng)能量回收系統(tǒng)進(jìn)行分析,對(duì)比各能量回收系統(tǒng)方案設(shè)置、儲(chǔ)能方式及應(yīng)用情況,研究不同剎車模式對(duì)制動(dòng)能量回收的約束,依此對(duì)電動(dòng)汽車能量回收系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 研究。 ( 2)研究內(nèi)容 ① 研究 介紹了電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。 ② 對(duì) 制動(dòng)能量再生系統(tǒng)的電機(jī)、電池、饋能電路進(jìn)行了分析和選型。 ③ 對(duì)比分析三種典型再生制動(dòng)控制策略,結(jié)合對(duì)再生制動(dòng)力與機(jī)械摩擦制動(dòng)力的分配關(guān)系、電機(jī)峰值轉(zhuǎn)矩、鋰離子電池充電特性的分析。 ④ 對(duì)并聯(lián)再生制動(dòng)控制策略進(jìn)行優(yōu)化,提出符合本文研究電動(dòng)汽車的再生制動(dòng)控制策略。 開 題 報(bào) 告 指導(dǎo)教師意見 : 指導(dǎo)教師: 年 月 日 所在系審查意見: 系主任: 年 月 日
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