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大 學(xué)
設(shè)計(jì)開題報(bào)告
學(xué) 生 姓 名：
學(xué) 號(hào)：
學(xué) 院：
機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院
專 業(yè)：
車輛工程
設(shè)計(jì)題目：
電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
與控制研究
指導(dǎo)教師:
20 年 月 日
開題報(bào)告填寫要求
1．開題報(bào)告作為畢業(yè)論文答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)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(bào)告內(nèi)容必須用按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)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(cè)）。文中應(yīng)用參考文獻(xiàn)處應(yīng)標(biāo)出文獻(xiàn)序號(hào)，文后“參考文獻(xiàn)”的書寫，應(yīng)按照國(guó)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(hào)”要寫全號(hào)（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(guó)標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)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(jì) 開 題 報(bào) 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(huì)的各個(gè)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(huì)帶來便利，同時(shí)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(wàn)輛甚至更高的速度增長(zhǎng)[2]。各國(guó)政府和汽車企業(yè)普遍意識(shí)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(yùn)而生，其中，純電動(dòng)汽車首當(dāng)其沖成為發(fā)展重點(diǎn)。
純電動(dòng)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(jì)算機(jī)、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(dòng)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(duì)能量源、能源管理、電機(jī)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(jī)遇。因此，電動(dòng)汽車的研究與開發(fā)具有巨大的現(xiàn)實(shí)意義[3]。
但是，目前限制純電動(dòng)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(dòng)汽車的續(xù)航里程，而充電時(shí)間則對(duì)人的生活容易造成影響。雖然自電動(dòng)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(dòng)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(duì)能源的回收，來增加電動(dòng)汽車的續(xù)航能力。例如傳統(tǒng)的燃油汽車制動(dòng)時(shí)，將汽車的動(dòng)能通過摩擦制動(dòng)裝置轉(zhuǎn)化為熱能，散失到大氣中而無法加以利用。但是對(duì)于安裝有制動(dòng)能量回收裝置的純電動(dòng)汽車而言，由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的可逆性，即電動(dòng)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(dòng)時(shí)的部分制動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)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(guó)外純電動(dòng)汽車制動(dòng)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(guó)家認(rèn)識(shí)到純電動(dòng)汽車的重要性，從那時(shí)開始，各國(guó)就開始在電動(dòng)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(tái)以鋰電池為能源的電動(dòng)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(tái)先進(jìn)的CVT無級(jí)變速器制動(dòng)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(dòng)汽車以來，先后推出燃料電池電動(dòng)車FCHV-3、FCHV-4、FCHV-5YIJI以及Prius混合動(dòng)力汽車，其制動(dòng)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(dòng)力矩，以及合理分配機(jī)械制動(dòng)和電機(jī)制動(dòng)的比例關(guān)系，提高能量回收的利用率[6][7]。
德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、意大利等許多歐洲工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，也都在上個(gè)世紀(jì)九十年代落實(shí)電動(dòng)汽車市場(chǎng)發(fā)展計(jì)劃。1990年成立的歐洲“城市電動(dòng)車”協(xié)會(huì)，旨在幫助其成員國(guó)進(jìn)行電動(dòng)汽車的可行性研究和安裝運(yùn)行電動(dòng)汽車的必要設(shè)備，并指導(dǎo)電動(dòng)汽車的發(fā)展和運(yùn)營(yíng)，目前為止，已有60個(gè)歐洲城市加入這一協(xié)會(huì)。
美國(guó)純電動(dòng)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(dòng)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(dòng)跑車和第一個(gè)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(shí)現(xiàn)了制動(dòng)能量的回收。美國(guó)Maxwell公司開發(fā)利用的超級(jí)電容器不僅使汽車制動(dòng)時(shí)實(shí)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(dòng)、加速性能。A.M Walker和F.AWczalk提出了制動(dòng)能量回收系統(tǒng)與ABS系統(tǒng)的兼容工作，同時(shí)通過調(diào)節(jié)電機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和制動(dòng)器轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)對(duì)制動(dòng)能量回收和ABS的切換工作[8]。
1.3、國(guó)內(nèi)純電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)是一個(gè)能源短缺的國(guó)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(dòng)汽車對(duì)我國(guó)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(dòng)汽車列入國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃，重點(diǎn)開展關(guān)鍵技術(shù)方面的研究；“九五”期間，電動(dòng)汽車正式成為國(guó)家重大科研項(xiàng)目；“十五”期間，電動(dòng)汽車成為國(guó)家863重點(diǎn)專項(xiàng)[9]。在再生制動(dòng)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(dòng)力分配比策略等[10].實(shí)際應(yīng)用方面，我國(guó)將會(huì)直接跨越傳統(tǒng)能源汽車ABS\EBD\ASR\ESP時(shí)代而直接研發(fā)將ABS\EBD\ASR\ESP單元與制動(dòng)能量回收單元、驅(qū)動(dòng)單元一體化的新型制動(dòng)系統(tǒng)[11]。
1.4、課題研究的實(shí)用價(jià)值
對(duì)于純電動(dòng)汽車來說，由于受限于電池技術(shù)的發(fā)展，所以每一點(diǎn)能量對(duì)其來說都很珍貴。提高電動(dòng)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(huì)倡導(dǎo)。其中，制動(dòng)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(dòng)與起動(dòng)的城市工況運(yùn)行條件下，有效的回收制動(dòng)能量，可使電動(dòng)汽車的行駛距離延長(zhǎng)10%～30%[12]。本文以純電動(dòng)汽車為研究對(duì)象，對(duì)其制動(dòng)過程進(jìn)行受力分析并合理分配制動(dòng)力，同時(shí)對(duì)如何進(jìn)行再生制動(dòng)能量回收進(jìn)行探討和研究，并提出可行方案。
參考文獻(xiàn)：
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告
２．設(shè)計(jì)方案：
2.1、本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：
本設(shè)計(jì)主要研究純電動(dòng)汽車制動(dòng)時(shí)的能量回收方案。制動(dòng)能量回收是利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的可逆性將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，同時(shí)由電機(jī)提供制動(dòng)力矩幫助汽車實(shí)現(xiàn)制動(dòng)停車。擁有制動(dòng)能量回收系統(tǒng)的電動(dòng)汽車在制動(dòng)過程中，動(dòng)能的一部分經(jīng)過傳動(dòng)系統(tǒng)流向驅(qū)動(dòng)電機(jī)，此時(shí)電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，將電能儲(chǔ)存在蓄電池中，這樣可以有效延長(zhǎng)電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程[13]。本設(shè)計(jì)參考的主要車型為前驅(qū)型電動(dòng)汽車，所以在前后輪制動(dòng)力分配上，本設(shè)計(jì)還將根據(jù)所提出的的制動(dòng)方案和驅(qū)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系等的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。同時(shí)，對(duì)于驅(qū)動(dòng)電機(jī)再生制動(dòng)和傳統(tǒng)的機(jī)械制動(dòng)的比例分配，調(diào)用時(shí)機(jī)上，也需要利用Matlab軟件進(jìn)行計(jì)算，選出最優(yōu)解。
2.2、工作內(nèi)容：
一、純電動(dòng)汽車基本結(jié)構(gòu)方案的初步確定
（1）簡(jiǎn)要分析所提出的結(jié)構(gòu)方案
（2）對(duì)比選擇最優(yōu)方案
二、再生制動(dòng)能量回收方案設(shè)計(jì)
三、電動(dòng)汽車各項(xiàng)參數(shù)設(shè)計(jì)
（1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型、傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
（2）蓄電池的選型及參數(shù)計(jì)算
四、根據(jù)所選擇方案對(duì)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(bào)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(jì)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(jì) 開 題 報(bào) 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(shí)，與大學(xué)所學(xué)內(nèi)容結(jié)合緊密。且該生對(duì)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(shí)用價(jià)值。本課題是學(xué)生所學(xué)專業(yè)知識(shí)的延續(xù)，符合學(xué)生專業(yè)發(fā)展方向，對(duì)于提高學(xué)生的基本知識(shí)和技能，對(duì)于提高學(xué)生的研究能力有益。研究方法和研究計(jì)劃基本合理，難度合適，學(xué)生能夠在預(yù)定時(shí)間內(nèi)完成該課題的設(shè)計(jì)。
同意該課題開題。
指導(dǎo)教師：
年 月 日