车辆综合项目工程专业课程设计.doc
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1、 本科专业课程设计题目新能源汽车动力与驱动系统总体设计学 院:汽车与交通工程学院专 业:车辆工程学 号:学生姓名:杨曼华指引教师:郑安文日 期:.01摘 要日益严重环境污染和能源危机对汽车工业发展提出了极为严峻挑战。为了汽车工业可持续发展,以使用电能电动机作为驱动设备电动汽车能真正实现“零污染”,现已成为各国汽车研发一种重点。纯电动汽车是指运用动力电池作为储能动力源,通过电池向电机提供电能,驱动电机运转,从而推动车辆迈进。而在电动汽车研究众多技术选型中,依托轮边驱动电动汽车逐渐成为一种新颖电动汽车选型方向。本文设计了一种新型双电机独立驱动桥,该方案采用锂离子动力电池作为动力源,两台永磁直流无刷
2、电机作为驱动装置,依托两套减速齿轮组分别进行减速,用短半轴带动车轮旋转。在系统构型设计基本上,进行了涉及电动机、电池在内动力系统参数匹配。核心词:纯电动汽车;锂离子;双电机系统Abstract Increasingly serious environmental pollution and energy crisis put forward on the development of the auto industry is extremely severe challenges. In order to the sustainable development of automobile in
3、dustry,to use the power of the motor as driving device of the electric car can truly realize zero pollution,has become a national automobile research and development of a key. So-called pure electric vehicles is the use of power battery as energy storage power source,through the battery power to the
4、 motor,drive motor running,pushing forward vehicle. In the electric car research,technology selection,depending on the round edge drive electric cars gradually become a new direction of the electric car type selection. This paper designs a new type of double motor drive axle independently,the scheme
5、 adopts the lithium ion power battery as a power source,two permanent magnet brushless dc motor as drive device,rely on two sets of gear group respectively for slowing down,with a short half shaft drives the wheels. On the basis of the system configuration design,the power system parameters,includin
6、g electric motors,batteries,matching.Key words:Electric vehicles;Li+;Dual motor system目 录摘要.Abstract.设计任务.1 绪论.1 1.1 电动汽车发展背景.1 1.2 电动汽车发呈现状与趋势.12 总体方案设计.2 2.1 电池选取.2 2.2 电动机性能分析与选取.3 2.3 驱动系统布置形式.53 动力系统参数设计.9 3.1 整车参数.9 3.2 电动机参数匹配与选取.9 3.3 电池参数匹配与选取.11 3.4 电池组数目拟定.11 3.5 减速比拟定.12 3.6 动力性分析.124 有关
7、性能校核.14小结.15参照文献.16设计任务 1.动力和驱动系统总体方案拟定。依照课程设计子题目和设计规定,对既有动力与驱动系统方案进行综合分析比较,并拟定最后布置方案,画出布置方案草图。 2.对动力和驱动系统进行匹配设计。依照设计规定及给定设计参数,对电动机、电池、发动机或发电机等核心部件进行比较选型,并计算拟定相应额定功率、最小工作电压、最大工作电压、动力电池模块数量及容量。驱动系统中有传动变速装置,还需对挡位数、传动比进行选取和计算。3.有关性能校核。依照所选动力装置特性,对整车动力性和续驶里程进行校核计算,画出驱动力-行驶阻力平衡图等动力学特性图。4.设计阐明书撰写。按照毕业设计规范
8、,完毕设计阐明书撰写。子题目及设计参数 1.纯电动汽车动力与驱动系统总体设计车辆类型设计参数都市客车最高车速(km/h)10080续航里程(km)10090整备质量(kg)(总质量)6680(29座)3200(14座)98005100中速客车最高车速(km/h)150120续航里程(km)200150整备质量(kg)13501250SUV轿车最高车速(km/h)180160续航里程(km)250200整备质量(kg)15001400载货汽车最高车速(km/h)8090续航里程(km)120150整备质量(kg)40005000 2.燃料电池汽车动力与驱动系统总体设计 3.串联混合动力汽车动力与
9、驱动系统总体设计 4.并联混合动力汽车动力与驱动系统总体设计 5.混联混合动力汽车动力与驱动系统总体设计1 绪论1.1 电动汽车发展背景世界上最早浮现汽车事实上就是电动汽车,比老式内燃机汽车早了整整半个世纪,只但是那时蓄电池还是不可充电。电动汽车是以电池为动力来源,相对于老式内燃机汽车对环境以及噪声污染要小诸多,并且尚有助于节约燃油,缓和全球石油危机。并且,电动汽车采用制动时,能量可以实现回收是其最大特点。如今,电动汽车大体被划提成:纯电动与混合动力以及燃料电池。在经济高速发展以及能源问题日益突出当今社会,电动汽车已不再是一种简朴交通运送工具,而是一种社会责任与价值理念产物。同步,电动汽车也是
10、技术规定较高科技产品,它代表了全球汽车行业发展最新科技成果。全世界范畴内政府机构与公司,在提高电动汽车研发能力方面已经达到共识。在国内电动汽车初期发展阶段,只有公司自主研发行为,没有形成市场合力,再者由于技术限制以及资金问题,使得电动汽车研发未能持续发展。随着国内以及国际石油危机到来,国内也曾浮现过电动汽车研发高潮期,并获得某些研究成果,但最后还是未能实现量产。 二十世纪九十年代国内将电动汽车列出国家科技攻关项目,重点攻关电动汽车核心技术。然后又将其列入国家重大科技产业工程项目,重要针对电动汽车产业化有关技术、实验、法规等内容进行进一步研究。1.2 电动汽车发呈现状与趋势 国内将电动汽车列为国
11、家高新技术研究发展筹划(863)重大专项项目之一,以期改进国家能源安全状况和都市污染严重现状,保证汽车产业乃至整个国民经济健康可持续发展。“十五”期间国内“三纵三横”发展布局,其中“三纵”是指燃料电池汽车、混合动力汽车、纯电动汽车,“三横”涉及动力蓄电池技术、驱动电机技术、控制系统技术。“十五”期间由整车公司领头,高校和零部件供应商积极配合,产、学、研相结合,自主研发具备国际先进水平纯电动、混合动力、燃料电池汽车,并积极推动电动汽车商品化、产业化进程,特别是在纯电动汽车方面成就尤为令人瞩目,在CAN总线分布式控制、高压电安全管理单元集成、一体化电动动力总成模块设计等方面 都获得了突破性进展。电
12、动汽车是将来汽车工业实现可持续发展最佳选取,但这种代替过程必然是漫长而艰辛。近期来看,考虑到电池成本、技术可靠性等方面影响因素,混合动力汽车是较好过渡产品,可以同步满足节能环保和消费市场规定:但从中长期来看,一旦动力电池和有关控制技术获得突破,纯电动车、燃料电池车将会是实现低能耗、零排放最优选取。2 总体方案设计 纯电动汽车整车动力性、经济性在很大限度上取决于动力系统零部件选型和参数匹配。电池和电机是纯电动汽车核心部件,对于传动系统参数影响很大;反过来,传动系统拟定后来也会对电池和电机选取形成边界条件。电机功率太大会导致效率损失;电机功率太小会影响车辆爬坡、加速等性能。电池组太多会导致载荷偏重
13、、布置困难,对能量管理系统规定也会偏高;电池组太小也许会无法满足电机大功率运营需求,从而减少车辆性能,电池组长期超负荷工作也会减少使用寿命。2.1 电池选取 电动汽车市场化研究核心就是其续驶里程,而电动汽车能源系统是其续驶里程重要保证,也是其决定性因素。电动汽车重要能量来源便是蓄电池,因而蓄电池与否最优将最后影响到整车经济性为此,电动汽车蓄电池应当具备三个方面规定:一、在制造方面,要使用寿命尽量长,成本控制要低。二、在使用方面,要具备较高能量与功率密度,充电要尽量快,放电要深,对工作环境限制较少(环境温度范畴宽)。三、在维护及回收运用方面,要维修以便、可回收性好。同步,还得考虑到回收与维修成本
14、。 蓄电池是电动汽车车动力来源,是能源系统主线。因而,其质量优劣将会制约电动汽车性能,进而影响其行车里程。当前,市场上比较常用、应用比较广泛电池为铅-酸(Lead-Acid)蓄电池、镍-氢(Ni-MH)蓄电池以及锂离子(Li-Ion)蓄电池。 本文在查阅有关资料基本上,对在国内使用较广泛几种蓄电池其重要性能指标做了比较整顿,详细如下表2.1所示。表2.1 电池性能参数对比电池类别铅酸电池镍氢电池锂离子电池电解质酸性碱性聚合物单位工作电压(V)21.23.6可充电寿命(次)30050050010006001200功率密度(W/L)120480能量密度(Wh/L)60100150200250能量效
15、率(%)659065可回收运用率(%)979098容许负载高最低低循环寿命(次)40060080010001800环境污染污染无污染无污染质量比能量(Wh/kg)3540608090160体积比能量(Wh/L)70200270 (1)铅-酸蓄电池 铅酸蓄电池由于发展较早,其生产工艺已经相称成熟,产品质量也相对较高。加之铅分布较广、价格相对低廉,比较经济实用。因而,在电动汽车电池技术相对还不成熟初始阶段被大量应用,是电动自行车重要动力源。但随着技术革新,铅酸电池各方面缺陷也越来越明显:一方面,铅酸蓄电池质量和体积较大,使得电动汽车自身质量变大,可运用空间变小,加大了能量自身损耗;另一方面,铅酸蓄
16、电池运用率受外界影响大,持续工作效率低;再次,铅酸蓄电池在使用后,受自身条件限制,回收运用难度较大。 (2)镍-氢蓄电池 镍氢蓄电池具备很高比能量,这样可觉得电动汽车提供充分动力,用于满足其多工况规定。同步,无重度污染,绿色环保也是其一大优势。在使用方面,镍氢蓄电池使用寿命比其她蓄电池明显长诸多,充放电性能也比较突出,发展前景较大。同步,镍氢蓄电池由于成本较高现阶段大规模生产难度较大,但由于其在能量和寿命两方面优势,应当会成为国内此后一段时期开发重要产品。当前在国内已有某些镍氢蓄电池用在微小型车上了。 (3)锂离子蓄电池 锂离子蓄电池不但具备能量存储量大、质量轻、效率高、功率大等长处,还具备寿
17、命较长、无污染、对使用环境以及温度范畴规定不高。唯一缺陷就是发热量大,制导致本高,需要在开始阶段高投入。 综合上述各种电池特性,结合本电动汽车特性,本文选用锂离子电池作为电动汽车动力源。2.2 电动机性能分析与选取 电动汽车电动机重要作用就是将电能转化成驱动力,给汽车提供动力,同步又能将驱动力转化成电能,存储在蓄电池中。它是电动汽车“心脏”,其能否正常并且有效、稳定运转是非常重要。因而,对电动汽车各项性能来说,电动机选取是非常重要。 电动汽车在寻常行驶过程中,会经历各种不拟定工况,这样便会时常产生迅速启动或制动、紧急加速或减速。普通在这些工况下需要不同转矩和转速,以及能量迅速回收。为了使电动汽
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