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大 學(xué) 設(shè)計開題報告 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 學(xué) 院： 機械與動力工程學(xué)院 專 業(yè)： 車輛工程 設(shè)計題目： 電動汽車制動能量回收系統(tǒng)方案設(shè)計 與控制研究 指導(dǎo)教師: 20 年 月 日 開題報告填寫要求 1．開題報告作為畢業(yè)論文答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)論文工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師審查后生效； 2．開題報告內(nèi)容必須用按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見； 3．學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)一般應(yīng)不少于10篇（不包括辭典、手冊）。文中應(yīng)用參考文獻(xiàn)處應(yīng)標(biāo)出文獻(xiàn)序號，文后“參考文獻(xiàn)”的書寫，應(yīng)按照國標(biāo)GB 7714—87《文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則》的要求書寫，不能有隨意性； 4．學(xué)生的“學(xué)號”要寫全號（如0201140102,為10位數(shù)），不能只寫最后2位或1位數(shù)字； 5. 有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”； 6. 指導(dǎo)教師意見用黑墨水筆工整書寫，不得隨便涂改或潦草書寫。 畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告 1．選題依據(jù)： 1.1、課題研究的意義及目的 從汽車誕生至今的一百多年里，汽車已經(jīng)遍及人類社會的各個角落并成為人們不可缺少的交通工具。全球汽車工業(yè)迅猛的發(fā)展不僅給人類社會帶來便利，同時也消耗了大量的各類能源，產(chǎn)生了大量各類污染物，極大影響了我們賴以生存的地球環(huán)境。有調(diào)查顯示，2010年全球汽車保有量為8.5億輛，消耗了全球石油產(chǎn)量的55％[1]，而且截止到2014年初，全球的汽車保有量已達(dá)到12億輛之多，且以每年3000萬輛甚至更高的速度增長[2]。各國政府和汽車企業(yè)普遍意識到節(jié)能減排是未來汽車技術(shù)發(fā)展的主攻方向，新能源汽車應(yīng)運而生，其中，純電動汽車首當(dāng)其沖成為發(fā)展重點。 純電動汽車不僅是一種新能源車輛，更是一種全新的電氣設(shè)備，是汽車、電子、化學(xué)電源、計算機、新能源、新材料等工程技術(shù)中最新成果的集成產(chǎn)物，另一方面，電動汽車又涉及車輛、控制理論、電力電子等眾多學(xué)科領(lǐng)域，它對能量源、能源管理、電機等行業(yè)，既是發(fā)展應(yīng)用新技術(shù)的挑戰(zhàn)，也是合成新興支柱產(chǎn)業(yè)的重大機遇。因此，電動汽車的研究與開發(fā)具有巨大的現(xiàn)實意義[3]。 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(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，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(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(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(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 [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(hù)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 畢 業(yè) 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(jìn)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(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  畢 業(yè) 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