喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問(wèn)咨詢(xún)QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問(wèn)咨詢(xún)QQ:414951605或者1304139763 ======================== SY-025-BY-2 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 學(xué)生姓名 于洪琳 系部 汽車(chē)工程系 專(zhuān)業(yè)、班級(jí) 車(chē)輛工程07-4班 指導(dǎo)教師姓名 王國(guó)田 職稱(chēng) 實(shí)驗(yàn)師 從事 專(zhuān)業(yè) 汽車(chē)服務(wù) 是否外聘 □是■否 題目名稱(chēng) 城市純電動(dòng)中型客車(chē)的總體設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)（論文）目的、意義 隨著能源問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題的日益突出，現(xiàn)有車(chē)輛使用的動(dòng)力方式已經(jīng)不能很好的適應(yīng)未來(lái)社會(huì)發(fā)展的需要。為此，電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展得到了廣泛的關(guān)注，各種類(lèi)型的電動(dòng)汽車(chē)也在研究和開(kāi)發(fā)之中。 本研究主要對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)研究，其中包括：分析部分電動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇電動(dòng)機(jī)作，對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性進(jìn)行分析，通過(guò)最高車(chē)速、最大爬坡度和加速時(shí)間校核電動(dòng)機(jī)性能的研究，積累電動(dòng)客車(chē)相關(guān)方面的技術(shù)，同時(shí)，通過(guò)電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和布置方案，設(shè)計(jì)蓄電池組的布置位置和安放結(jié)構(gòu)，熟練應(yīng)用CAD等繪圖軟件，并具有一定的實(shí)驗(yàn)技能和生產(chǎn)實(shí)踐知識(shí)。 二、設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法） 主要內(nèi)容： 1 研究電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，并分析電動(dòng)客車(chē)的動(dòng)力性 2 研究電動(dòng)客車(chē)的控制策略 3 分析電動(dòng)汽車(chē)蓄電池性能特點(diǎn)及存在問(wèn)題，設(shè)計(jì)蓄電池管理系統(tǒng) 4 研究純電動(dòng)汽車(chē)能量回收原理，設(shè)計(jì)再生制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 5 設(shè)計(jì)電動(dòng)客車(chē)總體布置圖 技術(shù)要求： 1 研究電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，并分析電動(dòng)客車(chē)的動(dòng)力性 2 研究電動(dòng)客車(chē)的控制策略，并設(shè)計(jì)蓄電池管理系統(tǒng) 3 研究純電動(dòng)汽車(chē)能量回收原理，設(shè)計(jì)再生制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 4 設(shè)計(jì)電動(dòng)客車(chē)電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)布置、蓄電池組的布置、安裝設(shè)計(jì)及電動(dòng)汽車(chē)總體布置圖 三、設(shè)計(jì)（論文）完成后應(yīng)提交的成果 論文一份（2萬(wàn)字以上），論文內(nèi)容符合要求。 1 設(shè)計(jì)再生制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖 2 設(shè)計(jì)電動(dòng)客車(chē)總體布置圖 四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排 資料收集，整理，完成開(kāi)題報(bào)告 第1~2周 論文的撰寫(xiě)，完成中期檢查 第3~9周 畢業(yè)論文提交 第9~13周 畢業(yè)論文修改完善 第13~16周 畢業(yè)論文答辯 第17周 五、主要參考資料 1 萬(wàn)沛霖主編．電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵技術(shù)[M]．北京：北京理工大學(xué)出版社 2 陳全世，朱家璉，田光宇．先進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社 3 李春卉．電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)研究[J]．汽車(chē)工業(yè)研究，2005 六、備注 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 本科學(xué)生畢業(yè)論文 城市純電動(dòng)中型客車(chē)的總體設(shè)計(jì) 系部名稱(chēng)： 汽車(chē)工程系 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 車(chē)輛工程 07-4班 學(xué)生姓名： 于洪琳 指導(dǎo)教師： 王國(guó)田 職 稱(chēng)： 實(shí)驗(yàn)師 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二○一一年六月 The Graduation Design for Bachelor's Degree Pure electric medium-sized city bus Design and technology research Candidate：Yu Honglin Specialty：Vehicle Engineering Class：07-4 Supervisor：Experimentalist. Wang Guotian Heilongjiang Institute of Technology 2011-06·Harbin 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 設(shè)計(jì)（論文）題目:城市純電動(dòng)中型客車(chē)的總體設(shè)計(jì) 院 系 名 稱(chēng): 汽車(chē)工程系 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí): 車(chē)輛工程07-4班 學(xué) 生 姓 名: 于洪琳 導(dǎo) 師 姓 名: 王國(guó)田 開(kāi) 題 時(shí) 間: 2011.2.28 指導(dǎo)委員會(huì)審查意見(jiàn)： 簽字： 年 月 日 開(kāi)題報(bào)告撰寫(xiě)要求 一、“開(kāi)題報(bào)告”參考提綱 1. 課題研究目的和意義； 2. 文獻(xiàn)綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）； 3. 基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題； 4. 技術(shù)路線或研究方法； 5. 進(jìn)度安排； 6. 主要參考文獻(xiàn)。 二、“開(kāi)題報(bào)告”撰寫(xiě)規(guī)范 請(qǐng)參照《黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及畢業(yè)論文撰寫(xiě)規(guī)范》要求。字?jǐn)?shù)應(yīng)在4000字以上，文字要精練通順，條理分明，文字圖表要工整清楚。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 學(xué)生姓名 于洪琳 系部 汽車(chē)工程系 專(zhuān)業(yè)、班級(jí) 車(chē)輛工程07-4班 指導(dǎo)教師姓名 王國(guó)田 職稱(chēng) 實(shí)驗(yàn)師 從事 專(zhuān)業(yè) 汽車(chē)服務(wù) 是否外聘 □是■否 題目名稱(chēng) 城市純電動(dòng)中型客車(chē)的總體設(shè)計(jì) 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 1、研究現(xiàn)狀 在“節(jié)能低碳”呼聲愈高的今天，發(fā)展新能源車(chē)逐漸成為當(dāng)前汽車(chē)工業(yè)的潮流所趨，各類(lèi)新能源技術(shù)的研發(fā)如雨后春筍般涌現(xiàn)。而我國(guó)不久前出臺(tái)的個(gè)人購(gòu)買(mǎi)新能源汽車(chē)補(bǔ)貼政策和《節(jié)能與新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》則是直接傳遞出更為明確的信號(hào)——在節(jié)能與新能源汽車(chē)的技術(shù)路線方面，我國(guó)政府將選擇以純電動(dòng)汽車(chē)為主的戰(zhàn)略趨向，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)工業(yè)跨越式發(fā)展。這樣，純電動(dòng)汽車(chē)再次被推上了新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的風(fēng)口浪尖。 純電動(dòng)汽車(chē)是完全由可充電電池提供動(dòng)力源的汽車(chē)。它利用蓄電池作為儲(chǔ)能動(dòng)力源，通過(guò)電池向電機(jī)提供電能，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而推動(dòng)汽車(chē)前進(jìn)。從全球汽車(chē)業(yè)的情況看，隨著動(dòng)力電池技術(shù)的不斷進(jìn)步，純電動(dòng)汽車(chē)也實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展，并逐漸朝著產(chǎn)業(yè)化方向邁進(jìn)。 我國(guó)推動(dòng)純電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化有良好的發(fā)展基礎(chǔ)。目前我國(guó)電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)摩托車(chē)等輕型電動(dòng)車(chē)保有量已經(jīng)超過(guò)5000萬(wàn)輛，且輕型電動(dòng)車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量已經(jīng)超過(guò)全球的90%。輕型電動(dòng)車(chē)的發(fā)展在潛移默化地影響消費(fèi)者的同時(shí)，也帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池、電機(jī)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。近幾年，我國(guó)純電動(dòng)客車(chē)市場(chǎng)發(fā)展迅速，研發(fā)投入持續(xù)提高。我國(guó)研發(fā)的純電動(dòng)客車(chē)主要有公交客車(chē)和旅游客車(chē)。其中純電動(dòng)公交客車(chē)占85%；豪華旅游客車(chē)占12%，其它用途市場(chǎng)份額很少占3%。 新能源汽車(chē)未來(lái)逐漸替代傳統(tǒng)汽油車(chē)已成為各國(guó)發(fā)展汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的共識(shí)，作為核心部件的動(dòng)力電池則更被企業(yè)和投資者看好。當(dāng)前許多知名的汽車(chē)制造商都致力于開(kāi)發(fā)動(dòng)力電池的電動(dòng)汽車(chē)。 ????日本東京電力公司宣布，將帶頭參與有關(guān)的基礎(chǔ)建設(shè)，明年在首都率先建200多個(gè)充電站，三年后將增加到1000個(gè)以上，為電動(dòng)汽車(chē)解決好“肚子問(wèn)題”，為新車(chē)型的上市做好基礎(chǔ)準(zhǔn)備。而且，日產(chǎn)汽車(chē)相關(guān)負(fù)責(zé)人稱(chēng)，預(yù)計(jì)旗下Leaf等電動(dòng)車(chē)的電池成本，四年內(nèi)可望大幅下降。日產(chǎn)將于今年底在日本、美國(guó)和歐洲推出Leaf電動(dòng)車(chē)。 ????美國(guó)底特律三巨頭在削減皮卡、大型SUV車(chē)型的同時(shí)，也將大筆研發(fā)費(fèi)用砸在新能源車(chē)型的開(kāi)發(fā)上，而通用汽車(chē)在2010年推出的新能源汽車(chē)雪佛蘭Volt被寄予更高的希望。按照底特律方面的分析，以通用這款車(chē)為代表的新能源汽車(chē)應(yīng)該成為新的美國(guó)汽車(chē)精神的標(biāo)志。 ????歐洲車(chē)企似乎對(duì)電動(dòng)車(chē)沒(méi)什么興趣，而是在氫動(dòng)能或是燃料電池車(chē)方面建樹(shù)頗多，這也代表了歐洲車(chē)企對(duì)未來(lái)車(chē)市的一個(gè)把握方向。不過(guò)，盡管歐洲車(chē)企不像日本、美國(guó)那樣對(duì)電動(dòng)車(chē)充滿(mǎn)憧憬，但還是有一些車(chē)企開(kāi)發(fā)出了一些電動(dòng)車(chē)型。例如，大眾近日推出了可再生能源驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)車(chē)輛高爾夫“TwinDrive”。這輛高爾夫“TwinDrive”同樣是采用目前最為流行的“插電式（Plug-In）”混合動(dòng)力技術(shù)，在電力驅(qū)動(dòng)模式下可行駛50公里。 在純電動(dòng)車(chē)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，國(guó)外已經(jīng)進(jìn)行了不錯(cuò)的嘗試。日本東京目前有87個(gè)充電站，樓宇、路旁的充電樁隨處可見(jiàn)。在美國(guó)加州斯坦福大學(xué)里，有專(zhuān)供電動(dòng)汽車(chē)充電的停車(chē)位，每?jī)蓚€(gè)車(chē)位之間就有一個(gè)充電樁。而且美國(guó)的家庭普遍擁有車(chē)庫(kù)，充電問(wèn)題更易得到解決。 政治家指出：一個(gè)國(guó)家的領(lǐng)導(dǎo)人，無(wú)不關(guān)心本國(guó)的能源安全。石油是國(guó)防力量的血液，是頭號(hào)戰(zhàn)略物資。要對(duì)其厲行節(jié)約。發(fā)展電動(dòng)車(chē)是時(shí)代賦予我們的使命，國(guó)務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)同志極為重視。不論是從應(yīng)對(duì)能源和環(huán)境的挑戰(zhàn)出發(fā)，還是從現(xiàn)實(shí)中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展出發(fā)，我們都必須這樣做。 科學(xué)家指出：石油是高品位的化石燃料，由千萬(wàn)年生成，是不可再生能源。社會(huì)發(fā)展快速消耗使其日趨稀缺，面臨枯竭。電動(dòng)車(chē)的前途在于可使用二次能源電力，而電力除火電外，還有水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、核能等多種清潔的、可再生能源的發(fā)電所支持。發(fā)展電動(dòng)車(chē)可實(shí)現(xiàn)能源資源和電力資源的合理利用。電動(dòng)車(chē)是新世紀(jì)交通車(chē)輛的理想選擇和發(fā)展方向。 經(jīng)濟(jì)學(xué)家指出：理解我們的汽車(chē)企業(yè)家，心中那份對(duì)傳統(tǒng)汽車(chē)工業(yè)難以割舍的感情。但是，在商言商，我們必須為眼前處境三思而行。且不說(shuō)我們?cè)趥鹘y(tǒng)汽車(chē)上比人家有20年的技術(shù)差距，再花上1600個(gè)億也難以與之并肩，已經(jīng)失去了趕超機(jī)遇，何況人家早已設(shè)置了利益壁壘，在等著我們左突右沖，叫你無(wú)功而返呢。 光說(shuō)石油資源日趨稀缺，就足以將我們的汽車(chē)工業(yè)引向不歸之路。我國(guó)學(xué)者曾對(duì)美國(guó)的汽車(chē)戰(zhàn)略做過(guò)認(rèn)真研究，美國(guó)之所以將汽車(chē)戰(zhàn)略的重點(diǎn)放在傳統(tǒng)汽車(chē)上，是因?yàn)樗麄冊(cè)谄?chē)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)上投入大積累厚，優(yōu)勢(shì)高。盡管他們也認(rèn)識(shí)到電動(dòng)汽車(chē)將取代燃油車(chē)，為眼前利益他們也只能硬著心腸往前走了。而我國(guó)則不同，沒(méi)有他們那種傳統(tǒng)汽車(chē)包袱。從各方面來(lái)說(shuō)，發(fā)展節(jié)能環(huán)保型電動(dòng)汽車(chē)，都是中國(guó)汽車(chē)工業(yè)的最佳選擇。在電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域，我們幾乎與發(fā)達(dá)國(guó)家同步。差距還不算太大，絕對(duì)是我們極好的趕超機(jī)會(huì)。 社會(huì)學(xué)家指出：城市化使人口集中，交通擁擠，燃油汽車(chē)在密集的人群中排放有害氣體，其危害程度是可怕的。這只是多數(shù)人有所不知而已。陳清泉院士說(shuō)過(guò)，在美國(guó)因空氣污染引發(fā)疾病所需花費(fèi)的關(guān)懷費(fèi)用約等于每燒1加倫汽油1美元。按這標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，我國(guó)一臺(tái)公交汽車(chē)每天耗油60升所引起的疾病關(guān)懷花費(fèi)為每天130元。這130元的環(huán)境成本原來(lái)是受害者承擔(dān)了!可見(jiàn)燃油汽車(chē)比電動(dòng)汽車(chē)的所謂“經(jīng)濟(jì)性好”，原來(lái)是以公害為代價(jià)！目前世界上有10個(gè)污染最嚴(yán)重的城市，就有七個(gè)在中國(guó)。老外來(lái)中國(guó)工作競(jìng)享受本國(guó)的有害補(bǔ)助！嚴(yán)重地降低了我國(guó)城市的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。環(huán)境制約著我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展。發(fā)展電動(dòng)車(chē)將改善這一切。 2、目的和意義 隨著能源問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題的日益突出，現(xiàn)有車(chē)輛使用的動(dòng)力方式已經(jīng)不能很好的適應(yīng)未來(lái)社會(huì)發(fā)展的需要。為此，電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展得到了廣泛的關(guān)注，各種類(lèi)型的電動(dòng)汽車(chē)也在研究和開(kāi)發(fā)之中。 純電動(dòng)汽車(chē)是一種采用單一蓄電池作為儲(chǔ)能動(dòng)力源的汽車(chē)，即以車(chē)載電源為動(dòng)力，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車(chē)輛。它利用蓄電池作為儲(chǔ)能動(dòng)力源，通過(guò)電池向電機(jī)提供電能，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而推動(dòng)汽車(chē)前進(jìn)。目前，電動(dòng)汽車(chē)的電池種類(lèi)主要包括鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰離子電池等。 ????早在近年北京車(chē)展之時(shí)，一些中外主流汽車(chē)企業(yè)都亮出了自己的電動(dòng)汽車(chē)。與傳統(tǒng)燃油能源汽車(chē)相比，電動(dòng)汽車(chē)在經(jīng)濟(jì)性能和環(huán)保性能方面都具有比較獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。 ????首先，電動(dòng)汽車(chē)無(wú)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)工作時(shí)產(chǎn)生的廢氣，不產(chǎn)生排氣污染，對(duì)環(huán)境保護(hù)和空氣的潔凈是十分有益的，幾乎是“零污染”。而且，電動(dòng)汽車(chē)無(wú)內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的噪聲，電動(dòng)機(jī)的噪聲也較內(nèi)燃機(jī)小。 ????其次，電動(dòng)汽車(chē)較內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)、傳動(dòng)部件少，維修保養(yǎng)工作量小。當(dāng)采用交甲型H1N1流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，電機(jī)無(wú)須保養(yǎng)維護(hù)，更重要的是容易操縱。 ????再次，電動(dòng)汽車(chē)的研究表明，其能源效率已超過(guò)汽油機(jī)汽車(chē)。特別是在城市運(yùn)行，汽車(chē)走走停停，行駛速度不高，電動(dòng)汽車(chē)更加適宜。電動(dòng)汽車(chē)停止時(shí)不消耗電量，在制動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)可自動(dòng)轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)減速時(shí)能量的再利用，因此有利于節(jié)約能源和減少二氧化碳的排放。 ????最后，電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用可有效地減少對(duì)石油資源的依賴(lài)，可將有限的石油用于更重要的方面。除此之外，如果夜間向蓄電池充電，還可以避開(kāi)用電高峰，有利于電網(wǎng)均衡負(fù)荷，減少費(fèi)用。 發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)必須解決好4個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)：電池技術(shù)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)及其控制技術(shù)、電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)技術(shù)以及能量管理技術(shù)。 電池是電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力源泉，也是一直制約電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的關(guān)鍵因素。電動(dòng)汽車(chē)用電池的主要性能指標(biāo)是比能量(E)、能量密度(Ed)、比功率(P)、循環(huán)壽命(L)和成本(C)等。要使電動(dòng)汽車(chē)能與燃油汽車(chē)相競(jìng)爭(zhēng)，關(guān)鍵就是要開(kāi)發(fā)出比能量高、比功率大、使用壽命長(zhǎng)的高效電池。 到目前為止，電動(dòng)汽車(chē)用電池經(jīng)過(guò)了3代的發(fā)展，已取得了突破性的進(jìn)展。第1代是鉛酸電池，目前主要是閥控鉛酸電池(VRLA)，由于其比能量較高、價(jià)格低和能高倍率放電，因此是目前惟一能大批量生產(chǎn)的電動(dòng)汽車(chē)用電池。第2代是堿性電池，主要有鎳鎘(NJ-Cd)、鎳氫(Ni-MH)、鈉硫(Na/S)、鋰離子(Li-ion)和鋅空氣(Zn/Air)等多種電池，其比能量和比功率都比鉛酸電池高，因此大大提高了電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性能和續(xù)駛里程，但其價(jià)格卻比鉛酸電池高。第3代是以燃料電池為主的電池。燃料電池直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽芰哭D(zhuǎn)變效率高，比能量和比功率都高，并且可以控制反應(yīng)過(guò)程，能量轉(zhuǎn)化過(guò)程可以連續(xù)進(jìn)行，因此是理想的汽車(chē)用電池，但目前還處于研制階段，一些關(guān)鍵技術(shù)還有待突破問(wèn)。 電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵部件，要使電動(dòng)汽車(chē)有良好的使用性能，驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)具有調(diào)速范圍寬、轉(zhuǎn)速高、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、體積小、質(zhì)量小、效率高且有動(dòng)態(tài)制動(dòng)強(qiáng)和能量回饋等特性。目前，電動(dòng)汽車(chē)用電動(dòng)機(jī)主要有直流電動(dòng)機(jī)(DCM)、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(IM)、永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)(PMBLM)和開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)(SRM)4類(lèi)。 近幾年來(lái)，由感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)幾乎都采用矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制。由于直接轉(zhuǎn)矩的控制手段直接、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制性能優(yōu)良和動(dòng)態(tài)響應(yīng)迅速，因此非常適合電動(dòng)汽車(chē)的控制。美國(guó)以及歐洲研制的電動(dòng)汽車(chē)多采用這種電動(dòng)機(jī)。永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)可以分為由方波驅(qū)動(dòng)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(BLDCM)和由正弦波驅(qū)動(dòng)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(PMSM)，它們都具有較高的功率密度，其控制方式與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)基本相同，因此在電動(dòng)汽車(chē)上得到了廣泛的應(yīng)用。PMSM類(lèi)電機(jī)具有較高的能量密度和效率，其體積小、慣性低、響應(yīng)快，非常適應(yīng)于電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，有極好的應(yīng)用前景。目前，由日本研制的電動(dòng)汽車(chē)主要采用這種電動(dòng)機(jī)。 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)(SRM)具有簡(jiǎn)單可靠、可在較寬轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)高效運(yùn)行、控制靈活、可四象限運(yùn)行、響應(yīng)速度快和成本較低等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)SRM存在轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大、噪聲大、需要位置檢測(cè)器等缺點(diǎn)，應(yīng)用受到了限制。 隨著電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展，控制系統(tǒng)趨于智能化和數(shù)字化。變結(jié)構(gòu)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自適應(yīng)控制、專(zhuān)家控制、遺傳算法等非線性智能控制技術(shù)，都將各自或結(jié)合應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。 電動(dòng)汽車(chē)是高科技綜合性產(chǎn)品，除電池、電動(dòng)機(jī)外，車(chē)體本身也包含很多高新技術(shù)，有些節(jié)能措施比提高電池儲(chǔ)能能力還易于實(shí)現(xiàn)。采用輕質(zhì)材料如鎂、鋁、優(yōu)質(zhì)鋼材及復(fù)合材料，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，可使汽車(chē)自身質(zhì)量減輕30%-50%；實(shí)現(xiàn)制動(dòng)、下坡和怠速時(shí)的能量回收；采用高彈滯材料制成的高氣壓子午線輪胎，可使汽車(chē)的滾動(dòng)阻力減少50%；汽車(chē)車(chē)身特別是汽車(chē)底部更加流線型化，可使汽車(chē)的空氣阻力減少50%。 電動(dòng)汽車(chē)要獲得非常好的動(dòng)力特性，必須具有比能量高、使用壽命長(zhǎng)、比功率大的蓄電池作為動(dòng)力源。而要使電動(dòng)汽車(chē)具有良好的工作性能，就必須對(duì)蓄電池進(jìn)行系統(tǒng)管理。 能量管理系統(tǒng)是電動(dòng)汽車(chē)的智能核心。一輛設(shè)計(jì)優(yōu)良的電動(dòng)汽車(chē)，除了有良好的機(jī)械性能、電驅(qū)動(dòng)性能、選擇適當(dāng)?shù)哪芰吭?即電池)外，還應(yīng)該有一套協(xié)調(diào)各個(gè)功能部分工作的能量管理系統(tǒng)，它的作用是檢測(cè)單個(gè)電池或電池組的荷電狀態(tài)，并根據(jù)各種傳感信息，包括力、加減速命令、行駛路況、蓄電池工況、環(huán)境溫度等，合理地調(diào)配和使用有限的車(chē)載能量；它還能夠根據(jù)電池組的使用情況和充放電歷史選擇最佳充電方式，以盡可能延長(zhǎng)電池的壽命。 世界各大汽車(chē)制造商的研究機(jī)構(gòu)都在進(jìn)行電動(dòng)汽車(chē)車(chē)載電池能量管理系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)。電動(dòng)汽車(chē)電池當(dāng)前存有多少電能，還能行駛多少公里，是電動(dòng)汽車(chē)行駛中必須知道的重要參數(shù)，也是電動(dòng)汽車(chē)能量管理系統(tǒng)應(yīng)該完成的重要功能。應(yīng)用電動(dòng)汽車(chē)車(chē)載能量管理系統(tǒng)，可以更加準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車(chē)的電能儲(chǔ)存系統(tǒng)，確定一個(gè)最佳的能量存儲(chǔ)及管理結(jié)構(gòu)，并且可以提高電動(dòng)汽車(chē)本身的性能。 在電動(dòng)汽車(chē)上實(shí)現(xiàn)能量管理的難點(diǎn)，在于如何根據(jù)所采集的每塊電池的電壓、溫度和充放電電流的歷史數(shù)據(jù)，來(lái)建立一個(gè)確定每塊電池還剩余多少能量的較精確的數(shù)學(xué)模型。 綜上所述，結(jié)合我國(guó)的各方面情況，發(fā)展純電動(dòng)汽車(chē)是刻不容緩的大事件。在我所在的這樣一個(gè)老工業(yè)城市，用純電動(dòng)中型客車(chē)作為城市公交車(chē)更是一件值得付出努力是事情。所以我毅然決定研究此課題。希望能給我國(guó)的純電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)盡一點(diǎn)綿薄之力！ 二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題 1、研究的基本內(nèi)容 （1）研究電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，并分析電動(dòng)客車(chē)的動(dòng)力性 （2）研究電動(dòng)客車(chē)的控制策略 （3）分析電動(dòng)汽車(chē)蓄電池性能特點(diǎn)及存在問(wèn)題，設(shè)計(jì)蓄電池管理系統(tǒng) （4）研究純電動(dòng)汽車(chē)能量回收原理，設(shè)計(jì)再生制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) （5）設(shè)計(jì)電動(dòng)客車(chē)總體結(jié)構(gòu)圖 2、擬解決的主要問(wèn)題 （1）分析部分電動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇合適的電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源；對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性進(jìn)行分析 （2）介紹部分蓄電池的性能特點(diǎn)，選擇合適的蓄電池作為能量源；分析蓄電池管理系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)以及各部分功能 （3）研究電動(dòng)機(jī)的控制策略，簡(jiǎn)單了解電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)和軟件工作流程 （4）設(shè)計(jì)研究整車(chē)的再生制動(dòng)結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng) （5）研究電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和布置方案，設(shè)計(jì)蓄電池組的布置位置和安放結(jié)構(gòu)以及電動(dòng)汽車(chē)的總體結(jié)構(gòu) 三、技術(shù)路線（研究方法） 材料收集，并且根據(jù)題目中的要求，對(duì)所要設(shè)計(jì)的車(chē)輛的部分參數(shù)進(jìn)行初步設(shè)定及計(jì)算 研究電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)的特點(diǎn)，初步選擇合適電機(jī)，并分析電動(dòng)客車(chē)的動(dòng)力性 研究電動(dòng)客車(chē)的控制策略，合理選擇蓄電池，并設(shè)計(jì)蓄電池管理系統(tǒng) 研究純電動(dòng)汽車(chē)能量回收原理，設(shè)計(jì)再生制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)電動(dòng)客車(chē)電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)布置 蓄電池組的布置和安裝設(shè)計(jì) 電動(dòng)汽車(chē)的總體結(jié)構(gòu) 四、進(jìn)度安排 資料收集，整理，完成開(kāi)題報(bào)告 第1~2周 論文的撰寫(xiě)，完成中期檢查 第3~9周 畢業(yè)論文提交 第9~13周 畢業(yè)論文修改完善 第13~16周 畢業(yè)論文答辯 第17周 五、參考文獻(xiàn) [01] 萬(wàn)沛霖主編.電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵技術(shù)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，1988.12 [02] 章桐，賈永軒編著；索榮電動(dòng)汽車(chē)網(wǎng)組編.電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)革命[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.4 [03] 胡驊，宋慧主編.電動(dòng)汽車(chē)[M].北京：人民交通出版社，2006.8 [04] 李涵武，趙雨旸主編.汽車(chē)電器與電子技術(shù)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006.7 [05] C.C.Chan and Y.S.Wong.Electric Vehicles:Charge Forward,IEEE Power and Energy Magazine,Nov./Dec.2004 [06] 李興虎.電動(dòng)汽車(chē)概論[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2005.8 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2、評(píng)語(yǔ)中應(yīng)當(dāng)包括學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題質(zhì)量、能力水平、設(shè)計(jì)（論文）水平、設(shè)計(jì)（論文）撰寫(xiě)質(zhì)量、學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）實(shí)施或?qū)懽鬟^(guò)程中的學(xué)習(xí)態(tài)度及學(xué)生答辯情況等內(nèi)容的評(píng)價(jià)。 SY-025-BY-10 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）推薦表 題 目 城市純電動(dòng)中型客車(chē)的總體設(shè)計(jì) 類(lèi)別 畢業(yè)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 于洪琳 系、專(zhuān)業(yè)、班級(jí) 汽車(chē)工程系車(chē)輛工程07-4班 指導(dǎo)教師 王國(guó)田 職 稱(chēng) 實(shí)驗(yàn)師 設(shè)計(jì)成果明細(xì)： 答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)： 答辯委員會(huì)主任簽字（蓋章）： 系部公章： 年 月 日 備 注： 注：“類(lèi)別”欄填寫(xiě)畢業(yè)論文或畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）過(guò)程管理材料 題 目 城市純電動(dòng)中型客車(chē)的 總體設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 于洪琳 院系名稱(chēng) 汽車(chē)與交通工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 車(chē)輛工程07-4班 指導(dǎo)教師 王國(guó)田 職 稱(chēng) 實(shí)驗(yàn)師 教研室 車(chē)輛工程教研室 起止時(shí)間 2011.2.28-2011.6.24 教 務(wù) 處 制 畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)分表 學(xué)生姓名 于洪琳 院系 汽車(chē)與交通工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)、班級(jí) 車(chē)輛工程07-4班 指導(dǎo)教師姓名 王國(guó)田 職稱(chēng) 實(shí)驗(yàn)師 從事 專(zhuān)業(yè) 汽車(chē)服務(wù) 是否外聘 □是■否 題目名稱(chēng) 城市純電動(dòng)中型客車(chē)的總體設(shè)計(jì) 序號(hào) 評(píng) 價(jià) 項(xiàng) 目 滿(mǎn)分 得分 1 選題與專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的符合程度，綜合訓(xùn)練情況；題目難易度 10 2 題目工作量；題目與工程實(shí)踐、社會(huì)實(shí)際、科研與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等的結(jié)合程度 10 3 綜合運(yùn)用知識(shí)能力（設(shè)計(jì)涉及學(xué)科范圍，內(nèi)容深廣度及問(wèn)題難易度）；應(yīng)用文獻(xiàn)資料能力 15 4 設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）能力；計(jì)算能力（數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理能力）；外文應(yīng)用能力 20 5 計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析能力（或綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力） 10 6 插圖（圖紙）質(zhì)量；設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)水平；設(shè)計(jì)的實(shí)用性與科學(xué)性；創(chuàng)新性 20 7 設(shè)計(jì)規(guī)范化程度（設(shè)計(jì)欄目齊全合理、SI制的使用等） 5 8 科學(xué)素養(yǎng)、學(xué)習(xí)態(tài)度、紀(jì)律表現(xiàn)；畢業(yè)論文進(jìn)度 10 得 分 X= 評(píng) 語(yǔ)：（參照上述評(píng)價(jià)項(xiàng)目給出評(píng)語(yǔ)，注意反映該論文的特點(diǎn)） 工作態(tài)度： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 研究能力或設(shè)計(jì)能力：強(qiáng)□ 較強(qiáng)□ 一般□ 較弱□ 很弱□ 工作量： 大□ 較大□ 適中□ 較少□ 很少□ 說(shuō)明書(shū)規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 圖紙規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 成果質(zhì)量（設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)方法、正確性） 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 其他： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱人評(píng)分表 學(xué)生 姓名 于洪琳 專(zhuān)業(yè) 班級(jí) 車(chē)輛工程07-4 指導(dǎo)教 師姓名 王國(guó)田 職稱(chēng) 實(shí)驗(yàn)師 題目 　城市純電動(dòng)中型客車(chē)的總體設(shè)計(jì) 評(píng)閱組或預(yù)答辯組成員姓名 李涵武、齊曉杰、林明、王國(guó)田、王永梅、田芳 出席 人數(shù) 5 序號(hào) 評(píng) 價(jià) 項(xiàng) 目 滿(mǎn)分 得分 1 選題與專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的符合程度，綜合訓(xùn)練情況；題目難易度 10 2 題目工作量；題目與工程實(shí)踐、社會(huì)實(shí)際、科研與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等的結(jié)合程度 10 3 綜合運(yùn)用知識(shí)能力（設(shè)計(jì)涉及學(xué)科范圍，內(nèi)容深廣度及問(wèn)題難易度）；應(yīng)用文獻(xiàn)資料能力 15 4 設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）能力；計(jì)算能力（數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理能力）；外文應(yīng)用能力 25 5 計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析能力（或綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力） 15 6 插圖（圖紙）質(zhì)量；設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)水平；設(shè)計(jì)的實(shí)用性與科學(xué)性；創(chuàng)新性 20 7 設(shè)計(jì)規(guī)范化程度（設(shè)計(jì)欄目齊全合理、SI制的使用等） 5 得 分 Y= 評(píng) 語(yǔ)：（參照上述評(píng)價(jià)項(xiàng)目給出評(píng)語(yǔ)，注意反映該論文的特點(diǎn)） 回答問(wèn)題： 正確□ 基本正確□ 基本不正確□ 不能回答所提問(wèn)題□ 研究能力或設(shè)計(jì)能力：強(qiáng)□ 較強(qiáng)□ 一般□ 較弱□ 很弱□ 工作量： 大□ 較大□ 適中□ 較少□ 很少□ 說(shuō)明書(shū)規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 圖紙規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 成果質(zhì)量（設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)方法、正確性） 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 其他： 　 評(píng)閱人或預(yù)答辯組長(zhǎng)簽字： 年 月 日 注：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱可以采用2名評(píng)閱教師評(píng)閱或集體評(píng)閱或預(yù)答辯等形式。 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯評(píng)分表 學(xué)生 姓名 于洪琳 專(zhuān)業(yè) 班級(jí) 車(chē)輛工程07-4 指導(dǎo) 教師 王國(guó)田 職 稱(chēng) 實(shí)驗(yàn)師 題目 城市純電動(dòng)中型客車(chē)的總體設(shè)計(jì) 答辯 時(shí)間 月 日 時(shí) 答辯組 成員姓名 李涵武、齊曉杰、林明、王國(guó)田、王永梅、田芳 出席 人數(shù) 5 序號(hào) 評(píng) 審 指 標(biāo) 滿(mǎn) 分 得 分 1 選題與專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的符合程度，綜合訓(xùn)練情況，題目難易度、工作量、與實(shí)際的結(jié)合程度 10 2 設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）能力、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析能力、計(jì)算能力、綜合運(yùn)用知識(shí)能力 10 3 應(yīng)用文獻(xiàn)資料、計(jì)算機(jī)、外文的能力 10 4 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)水平、圖紙質(zhì)量，設(shè)計(jì)的規(guī)范化程度（設(shè)計(jì)欄目齊全合理、SI制的使用等）、實(shí)用性、科學(xué)性和創(chuàng)新性 15 5 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備情況 5 6 畢業(yè)設(shè)計(jì)自述情況 20 7 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯回答問(wèn)題情況 30 總 分 Z= 答辯過(guò)程記錄、評(píng)語(yǔ)： 自述思路與表達(dá)能力：好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 回答問(wèn)題： 正確□ 基本正確□ 基本不正確□ 不能回答所提問(wèn)題□ 研究能力或設(shè)計(jì)能力：強(qiáng)□ 較強(qiáng)□ 一般□ 較弱□ 很弱□ 工作量： 大□ 較大□ 適中□ 較少□ 很少□ 說(shuō)明書(shū)規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 圖紙規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 成果質(zhì)量（設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)方法、正確性） 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 其他： 　 答辯組長(zhǎng)簽字： 年 月 日 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要 隨著能源問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題的日益突出，現(xiàn)有車(chē)輛使用的動(dòng)力方式已經(jīng)不能很好的適應(yīng)未來(lái)社會(huì)發(fā)展的需要。為此，電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展得到了廣泛的關(guān)注，各種類(lèi)型的電動(dòng)汽車(chē)也在研究和開(kāi)發(fā)之中。 本研究的目的就是為了積累電動(dòng)客車(chē)相關(guān)方面的技術(shù)，主要對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)研究，其中包括：分析了部分電動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇永磁直流電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源；對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性進(jìn)行了分析，通過(guò)最高車(chē)速、最大爬坡度和加速時(shí)間校核了電動(dòng)機(jī)的性能；介紹了部分蓄電池的性能特點(diǎn)，選擇鉛酸蓄電池作為能量源；對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制策略進(jìn)行了研究，提出蓄電池管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和各部分功能，并對(duì)蓄電池組電壓、電流、溫度和均衡充放電模塊進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)研究；對(duì)整車(chē)再生制動(dòng)的結(jié)構(gòu)和控制進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究；討論了電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和布置方案，設(shè)計(jì)了蓄電池組的布置位置和安放結(jié)構(gòu)，同時(shí)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了初步改裝設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：純電動(dòng)汽車(chē)改裝設(shè)計(jì)；電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)；蓄電池管理系統(tǒng)；再生制動(dòng) II ABSTRACT Being more and more serious along with the energy problems and the environmentproblems, the motive method of the existing vehicle used can't satisfy the demand of thesocial development in the future .For this, the development of EV gotten an extensive concern,various types of EV is also being in the research and the development. The purpose of this research is to accumulated electric bus techniques.This researchmainly carried on a total design to the electric passenger car, the works are as follow:Ianalyzed the merit and shortcoming of some electric motors, and choosed the permanencemagnet DC motor to be the motive source;analyzed the motive of the electric passenger car,examine the performance of the electric motor;introduced the function characteristics of somestorage batteries, and choosed the Lead-acid storage battery to be the energy source;study thecontrol strategy of the electric motor, put forward total structure of the storagebattery management system and each parts of functions, and carried on a design and researchto each part; designed the structureand the control of the regenerative braking system; discussed electric motor and transmissionto equip of constitute and the decoration project, designed the decoration position of thestorage battery set and install structure, in the meantime first step to design a refit project ofthe the brake system, to carryon. Keyword: EV refit；motor drive system；battery management system；regenerativebraking 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 第1章 緒 論 1 1.1 選題的背景、目的及意義 1 1.2 國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車(chē)的現(xiàn)狀及發(fā)展 3 1.3 本設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容及預(yù)期結(jié)果 5 第2章 電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)技術(shù) 6 2.1 電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)的分類(lèi)及特點(diǎn) 6 2.2 電動(dòng)汽車(chē)對(duì)電機(jī)性能的要求 7 2.3 本研究用電動(dòng)機(jī) 8 2.4 電動(dòng)機(jī)性能計(jì)算 9 2.4.1 電動(dòng)車(chē)的使用情況及性能選擇 9 2.4.2 電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性 10 2.4.3 電動(dòng)機(jī)校核 11 2.5 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制策略 13 2.5.1 電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制策略分析 13 2.5.2 永磁直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的控制策略 14 2.5.3 電機(jī)電流控制研究 14 2.6 本章小結(jié) 17 第3章 蓄電池技術(shù)及其管理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 3.1 蓄電池的分類(lèi)及特點(diǎn) 18 3.2 蓄電池存在的問(wèn)題 21 3.3 本研究用蓄電池 21 3.4 蓄電池管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 23 3.5 各檢測(cè)模塊基本設(shè)計(jì) 26 3.5.1 電壓溫度檢測(cè)模塊設(shè)計(jì) 26 3.5.2 電流檢測(cè)模塊設(shè)計(jì) 27 3.6 蓄電池組的均衡充放電設(shè)計(jì) 29 3.7 本章小結(jié) 30 第4章 電動(dòng)汽車(chē)能量回收及再生制動(dòng)系統(tǒng) 31 4.1 制動(dòng)模式與能量的分析 31 4.2 再生制動(dòng)能量回收的重要性 33 4.3 制動(dòng)能量回收的約束條件 33 4.4 再生制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 34 4.5 再生制動(dòng)控制策略 37 4.6再生制動(dòng)控制邏輯及操縱方式 36 4.7 本章小結(jié) 37 第5章 電動(dòng)客車(chē)的總體設(shè)計(jì) 38 5.1 改裝布置設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) 38 5.2 電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì) 38 5.3 蓄電池組的布置及安裝設(shè)計(jì) 40 5.3.1 蓄電池組布置的要求 40 5.3.2 蓄電池組布置設(shè)計(jì) 41 5.3.3 蓄電池框架和軌道的設(shè)計(jì) 42 5.4 制動(dòng)系統(tǒng)改裝設(shè)計(jì) 43 5.5 本章小結(jié) 44 結(jié) 論 45 參考文獻(xiàn) 46 致 謝 48 附 錄 49 53 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第1章 緒 論 1.1 選題的背景、目的及意義 1、普通汽車(chē)帶來(lái)的問(wèn)題 汽車(chē)自誕生起已有100多年歷史，其發(fā)展速度不斷加快，與人們生活的聯(lián)系越來(lái)越緊密。汽車(chē)也不再是一個(gè)簡(jiǎn)單的代步和運(yùn)輸工具，它已成為許多人的生活必需品和文化生活的一部分。但同時(shí)也面臨著來(lái)自環(huán)境保護(hù)、能源短缺、道路交通事故等方面越來(lái)越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，并帶來(lái)了一系列負(fù)面效應(yīng)。汽車(chē)的環(huán)境公害包括汽車(chē)在生產(chǎn)過(guò)程中、使用中和報(bào)廢后的環(huán)境大氣污染、水質(zhì)污染、廢棄物、環(huán)境噪聲、電波對(duì)人體的危害及對(duì)用電器的干擾等。汽車(chē)的環(huán)境大氣污染包括兩層含義：其一是汽車(chē)排放的CO2、硫化物SOx、氮氧化物NOx、氟氯烴等使溫室效應(yīng)加劇、臭氧層破壞和形成酸雨等大氣環(huán)境問(wèn)題；其二是汽車(chē)排出的CO、NOx、SOx、未燃碳?xì)浠衔颒C、顆粒物PM和臭味氣體等造成的局部空氣污染，進(jìn)而對(duì)人類(lèi)和動(dòng)植物產(chǎn)生的危害，與此有關(guān)的汽車(chē)造成的空氣污染大多數(shù)人們可以直接感受到，如在機(jī)動(dòng)車(chē)道和人行道沒(méi)有分開(kāi)的道路上，汽車(chē)行駛揚(yáng)起數(shù)米高的塵土、排氣的刺鼻臭味、柴油車(chē)排出的黑煙等嚴(yán)重地威脅著人們的身體健康。特別是在大城市中，汽車(chē)行駛時(shí)排出的氣體污染物、微粒污染物、蒸發(fā)排放物等已成為城市空氣污染的主要來(lái)源。由此可見(jiàn)，汽車(chē)排入大氣的有害污染物除使城市空氣中的有害污染物增加、產(chǎn)生光化學(xué)煙霧和硫酸煙霧外，還導(dǎo)致大氣臭氧層破壞、地球溫暖化和酸雨的形成等。因此，就目前的情況來(lái)看，環(huán)境公害是汽車(chē)行業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)。 汽車(chē)面臨的挑戰(zhàn)之二是能源供應(yīng)問(wèn)題。從人類(lèi)對(duì)可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)出發(fā)，人類(lèi)應(yīng)設(shè)法減少對(duì)有限的石油資源的消耗，并且應(yīng)積極研究石油資源枯竭后汽車(chē)的能源來(lái)源。另外隨著汽車(chē)保有量的增長(zhǎng)，石油的供應(yīng)日趨緊張，汽車(chē)研發(fā)和制造行業(yè)必須加大對(duì)汽車(chē)新能源的研究和開(kāi)發(fā)的力度。目前世界范圍內(nèi)使用的主要能源有石油、煤、天然氣、核能、水能、風(fēng)能以及可再生能源等。雖然每年都有新的油田、氣田的發(fā)現(xiàn)，但這些資源都是有限的，總有一天會(huì)消耗殆盡。隨著世界人口的增加和生活水平的提高，人類(lèi)對(duì)能源需求的增加速度很快，石油資源的枯竭速度正在加劇。 我國(guó)面臨的形勢(shì)也十分嚴(yán)峻，國(guó)內(nèi)的石油儲(chǔ)藏量和開(kāi)采量相當(dāng)有限，隨著汽車(chē)保有量的增加，石油需求越來(lái)越多，目前已不能自給，不足部分主要通過(guò)進(jìn)口來(lái)滿(mǎn)足。由于進(jìn)口石油又與石油安全問(wèn)題密切相關(guān)，所以又帶來(lái)了石油安全問(wèn)題。據(jù)估計(jì)，即使在采用先進(jìn)技術(shù)、繼續(xù)節(jié)能、加速可再生能源開(kāi)發(fā)利用以及依靠市場(chǎng)力量?jī)?yōu)化資源配置的條件下，2010年世界能源仍短缺8%，到2040年將短缺24%左右，其中石油短缺額可能多達(dá)數(shù)億噸[5]。 隨著世界經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)和世界人口的增加、人民生活水平的提高，人均能源消耗將會(huì)高速增加，環(huán)境污染會(huì)變得更為嚴(yán)重。開(kāi)發(fā)新的替代能源、提高熱能轉(zhuǎn)換的效率和節(jié)約能源被認(rèn)為是解決或緩解環(huán)境污染和保障能源供給的有效方法。 對(duì)我國(guó)及一些發(fā)展中國(guó)家而言，汽車(chē)保有量遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家目前的水平。因而汽車(chē)保有量將會(huì)在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)高速增長(zhǎng)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，我國(guó)在未來(lái)對(duì)傳統(tǒng)的車(chē)用燃料的需求將持續(xù)大幅度增長(zhǎng)。因此，開(kāi)發(fā)不使用傳統(tǒng)燃料的代用燃料和電動(dòng)汽車(chē)、降低單位里程的燃料消耗量對(duì)緩解環(huán)境污染和保障能源供給具有重要的戰(zhàn)略意義。 由于電動(dòng)汽車(chē)具有突出的優(yōu)勢(shì)，特別是在環(huán)保方面的優(yōu)勢(shì)，使得電動(dòng)汽車(chē)的開(kāi)發(fā)和研究成為各國(guó)開(kāi)發(fā)綠色汽車(chē)的主流。電動(dòng)汽車(chē)使用的能源是可以用于發(fā)電的一切能源。因此使用電動(dòng)汽車(chē)可以擺脫汽車(chē)對(duì)化石燃料的依賴(lài)，改善能源結(jié)構(gòu)，使能源供給多樣化，使能源的供給得到有效保障。電動(dòng)汽車(chē)在解決道路交通事故方面和傳統(tǒng)汽車(chē)相比也具有一定優(yōu)勢(shì)。因此，開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車(chē)是迎接汽車(chē)面臨挑戰(zhàn)的重要對(duì)策之一[2]。 2、電動(dòng)汽車(chē)的優(yōu)點(diǎn) 近幾年來(lái)，隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染的全球性?xún)纱笸怀鰡?wèn)題日益嚴(yán)重，特別是隨著電動(dòng)汽車(chē)自身難點(diǎn)的不斷解決，使電動(dòng)汽車(chē)具有更多突出的特點(diǎn)[1]。 （1）污染低 電動(dòng)汽車(chē)由電力驅(qū)動(dòng)，在行駛中不排放有害氣體，即使電動(dòng)汽車(chē)所消耗的電力由使用石油燃料的火力發(fā)電廠提供，火力發(fā)電廠的大氣污染物主要是NOx，根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)所消耗電力折算出以火力發(fā)電來(lái)估計(jì)NOx的排放量，也不到同類(lèi)型汽油車(chē)的10%。 （2）可使用多種能源 由于電動(dòng)汽車(chē)使用二次電力能源，它不受石油資源的限制，電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用可有效地減少對(duì)石油資源的依賴(lài)，可將有限的石油用于更重要的方面。向蓄電池充電的電力可以由煤炭、天然氣、水力、核能、太陽(yáng)能、風(fēng)力、潮汐等能源轉(zhuǎn)化，從而可節(jié)省日漸枯竭的石油資源。而且電動(dòng)車(chē)?yán)靡归g大量富裕電力充電，有利于電網(wǎng)均衡負(fù)荷，減少了能源浪費(fèi)，提高了電力系統(tǒng)整體效益。 （3）效率高 電動(dòng)汽車(chē)的研究表明，此能源效率已超過(guò)汽油機(jī)汽車(chē)，特別是在城市運(yùn)行，汽車(chē)走走停停，行駛速度不高，電動(dòng)汽車(chē)沒(méi)有怠速損失，在制動(dòng)時(shí)能回收能量，80%以上的電池能量可由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)為汽車(chē)的動(dòng)力，電動(dòng)汽車(chē)停止時(shí)不消耗電量，在制動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)可自動(dòng)轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)減速時(shí)能量的再利用。即使考慮原油的發(fā)電效率，配送電效率，充放電效率等，其最終效率也比內(nèi)燃機(jī)高。 （4）噪聲低 噪聲對(duì)人的聽(tīng)覺(jué)、神經(jīng)、心血管、消化、內(nèi)分泌、免疫系統(tǒng)也是有危害的。發(fā)動(dòng)機(jī)性能是影響汽車(chē)噪聲、振動(dòng)的重要因素。傳統(tǒng)汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)相比，由動(dòng)力部分引起的噪聲和振動(dòng)，特別是在加速時(shí)，電動(dòng)機(jī)的噪聲和振動(dòng)要比發(fā)動(dòng)機(jī)低得多。 （5）更有利于智能化 由于電動(dòng)汽車(chē)已達(dá)到電氣化，所以電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)中更利于采用先進(jìn)的電子信息技術(shù)，提高汽車(chē)智能化程度。電動(dòng)汽車(chē)的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，可與各個(gè)電子控制系統(tǒng)包括無(wú)級(jí)變速、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）、制動(dòng)能量回收系統(tǒng)、安全氣囊系統(tǒng)、自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)等相協(xié)調(diào)，在電動(dòng)汽車(chē)上實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)智能控制。 3、我國(guó)發(fā)展城市電動(dòng)客車(chē)的優(yōu)勢(shì) 目前國(guó)外對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的研究還主要集中在轎車(chē)方面，雖然我們也要發(fā)展電動(dòng)轎車(chē)，但是根據(jù)我國(guó)的國(guó)情和工業(yè)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，優(yōu)先發(fā)展電動(dòng)城市客車(chē)并使之商業(yè)化、實(shí)用化則更為重要和可行。 首先，城市客車(chē)相比于轎車(chē)來(lái)使用路線固定，?？空军c(diǎn)固定，而且有集中的停放場(chǎng)所，便于充電設(shè)施的布置，可有效解決充電設(shè)施分布廣，先期資金投入大的難題[20]。 其次，在我國(guó)，城市交通擁堵和汽車(chē)尾氣排放問(wèn)題日益嚴(yán)重，公共交通發(fā)展越來(lái)越受到人們的重視。城市客車(chē)的需求量將出現(xiàn)較快增長(zhǎng)，優(yōu)先發(fā)展電動(dòng)城市客車(chē)將使我國(guó)公交車(chē)發(fā)展處于世界領(lǐng)先位置，增強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)也能大大緩解城市交通問(wèn)題，提高城市環(huán)境的和諧性和人們出行的方便性。 再次，我國(guó)的客車(chē)發(fā)展已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，在此基礎(chǔ)上發(fā)展電動(dòng)城市客車(chē)要相對(duì)來(lái)說(shuō)容易一些。同時(shí)，客車(chē)車(chē)體寬大，布置電動(dòng)機(jī)、蓄電池、燃料電池和相關(guān)的設(shè)備也比較容易，成本不會(huì)太高。對(duì)轎車(chē)而言，空間有限，對(duì)電動(dòng)機(jī)等部件的要求高，成本投入巨大，而且短期內(nèi)不會(huì)有較大的改善。 最后，雖然電動(dòng)城市客車(chē)單車(chē)的運(yùn)行成本要比電動(dòng)轎車(chē)的高，但是總的來(lái)看運(yùn)行成本和社會(huì)效益比還是優(yōu)于電動(dòng)轎車(chē)，而且政府和企業(yè)也還是可以承受[1,2]。 1.2 國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車(chē)的現(xiàn)狀及發(fā)展 1、我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展始于上世紀(jì)九十年代。中科院電工所、上海811所、清華大學(xué)、上海同濟(jì)大學(xué)、北京理工大學(xué)等單位，在“863”計(jì)劃和“十五”國(guó)家科技專(zhuān)項(xiàng)等國(guó)家項(xiàng)目的支持下，取得了階段性的研究成果，培養(yǎng)了一支能力較強(qiáng)的研發(fā)隊(duì)伍，人才儲(chǔ)備體系正在日趨完善。目前，我國(guó)許多科研機(jī)構(gòu)、高等院校都增設(shè)了與電動(dòng)汽車(chē)研發(fā)有關(guān)的機(jī)構(gòu)和人員，并把電動(dòng)汽車(chē)及相關(guān)零部件的研發(fā)列為重點(diǎn)課題，這為我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。 ??? 近年來(lái)，隨著全球汽車(chē)工業(yè)重心開(kāi)始向中國(guó)市場(chǎng)轉(zhuǎn)移，電動(dòng)汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程明顯加快。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前，我國(guó)包括比亞迪、上汽、一汽、東風(fēng)、北汽、奇瑞、吉利、力帆等在內(nèi)的整車(chē)企業(yè)超過(guò)150家，包括一汽、上汽、宇通等在內(nèi)的從事混合動(dòng)力客車(chē)研制和生產(chǎn)的廠家就有30多家。特別是隨著我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)的制造體系逐步建立，自主創(chuàng)新能力得到較大提升，國(guó)內(nèi)許多企業(yè)已開(kāi)始涉足與電動(dòng)汽車(chē)相關(guān)的電池、發(fā)動(dòng)機(jī)等關(guān)鍵零部件的研制和生產(chǎn)，技術(shù)水平與國(guó)際先進(jìn)水平的差距正在縮小。 當(dāng)前，國(guó)際金融危機(jī)不斷蔓延，各國(guó)汽車(chē)企業(yè)的發(fā)展都受到很大影響，企業(yè)生存面臨著極大挑戰(zhàn)。針對(duì)這一形勢(shì)，按照國(guó)務(wù)院指示，國(guó)家發(fā)展改革委組織制定了《汽車(chē)工業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》，對(duì)我國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展進(jìn)行了全面規(guī)劃部署，財(cái)政部、科技部等部門(mén)也制定了《節(jié)能與新能源汽車(chē)示范推廣財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行辦法》，推出了“十城千輛”計(jì)劃等一系列國(guó)家行動(dòng)方案，加大了對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的政策支持力度。在此激勵(lì)政策的鼓舞下，國(guó)內(nèi)汽車(chē)企業(yè)紛紛增加對(duì)電動(dòng)汽車(chē)及相關(guān)零部件的研發(fā)投入，我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)正在進(jìn)入高速發(fā)展的新階段[1]。 2、國(guó)外電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展?fàn)顩r和趨勢(shì) 新能源汽車(chē)主要包括混合動(dòng)力汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)、燃料電池汽車(chē)、氫動(dòng)力汽車(chē)、代用燃料汽車(chē)等。通常人們所說(shuō)的電動(dòng)汽車(chē)主要是指混合動(dòng)力汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)。目前，在眾多的新能源汽車(chē)當(dāng)中，電動(dòng)汽車(chē)以其優(yōu)越的使用性能和相對(duì)低廉的銷(xiāo)售價(jià)格，得到了市場(chǎng)的廣泛認(rèn)可和普遍歡迎，日益成為全球汽車(chē)工業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，展現(xiàn)出良好的發(fā)展前景。 美國(guó)、日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)高度重視，從汽車(chē)技術(shù)變革和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的戰(zhàn)略出發(fā)，頒布制定了優(yōu)惠的政策措施，積極促進(jìn)本國(guó)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以期提升本國(guó)汽車(chē)工業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到目前為止，發(fā)達(dá)國(guó)家累計(jì)用于電動(dòng)汽車(chē)的科研開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的資金已達(dá)數(shù)十億美元。憑借雄厚的實(shí)力和巨額的資金投入，發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車(chē)制造商已經(jīng)在全球汽車(chē)工業(yè)新一輪競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)了有利地位。特別是以豐田為代表的日本汽車(chē)企業(yè)，已經(jīng)在混合動(dòng)力技術(shù)方面掌握了絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，并在北美等國(guó)際市場(chǎng)上形成了相當(dāng)?shù)囊?guī)模[16,17]。 從全球主要汽車(chē)生產(chǎn)廠家的發(fā)展計(jì)劃看，電動(dòng)汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)化時(shí)代正在到來(lái)。目前，“低排放”汽車(chē)(主要指混合動(dòng)力汽車(chē))已進(jìn)入大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化階段，在全球的累計(jì)銷(xiāo)量已超過(guò)100萬(wàn)輛，“零排放”汽車(chē)(主要指純電動(dòng)汽車(chē))的批量生產(chǎn)時(shí)間已提前到2015年，比原來(lái)預(yù)計(jì)的時(shí)間提前了10年至15年。特別是近年爆發(fā)國(guó)際金融危機(jī)以來(lái)，面對(duì)嚴(yán)峻形勢(shì)，發(fā)達(dá)國(guó)家的政府紛紛出臺(tái)相關(guān)政策，加快了電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展步伐。據(jù)權(quán)威部門(mén)預(yù)測(cè)，未來(lái)10年，將是電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)格局形成的關(guān)鍵時(shí)期，電動(dòng)汽車(chē)將成為拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新的增長(zhǎng)點(diǎn)[2]。 1.3 本設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容及預(yù)期結(jié)果 1、針對(duì)本研究電動(dòng)客車(chē)的使用條件，選擇電動(dòng)機(jī)，通過(guò)計(jì)算0-50km/h 加速時(shí)間、最大爬坡度、最高車(chē)速來(lái)驗(yàn)證電動(dòng)機(jī)性能是否滿(mǎn)足要求。選擇控制策略并對(duì)其進(jìn)行研究。 2、通過(guò)分析各種蓄電池的性能優(yōu)缺點(diǎn)和本研究的使用條件，具體選擇某型蓄電池來(lái)組成蓄電池組作為本研究電動(dòng)客車(chē)的動(dòng)力源。同時(shí)對(duì)蓄電池管理系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)和研究。 3、對(duì)整車(chē)再生制動(dòng)的結(jié)構(gòu)、控制策略和控制邏輯進(jìn)行研究。 4、在原車(chē)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝，根據(jù)原車(chē)的實(shí)際結(jié)構(gòu)，研究電動(dòng)機(jī)、蓄電池組和控制系統(tǒng)在車(chē)輛上的布置。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第2章 電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)技術(shù) 2.1 電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)的分類(lèi)及特點(diǎn) 電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)機(jī)可分為交流電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)、交/直流兩用電動(dòng)機(jī)、控制電動(dòng)機(jī)（包括步進(jìn)、測(cè)速、伺服、自整角等）、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)及信號(hào)電動(dòng)機(jī)等多種。適用于電力驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)可分為直流電動(dòng)機(jī)（將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電動(dòng)機(jī)）和交流電動(dòng)機(jī)（將交流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電動(dòng)機(jī)）兩大類(lèi)。目前在電動(dòng)汽車(chē)上已應(yīng)用的和有應(yīng)用前景的有直流電動(dòng)機(jī)、交流感應(yīng)（異步）電動(dòng)機(jī)、永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)等。 1、直流電動(dòng)機(jī) 直流電動(dòng)機(jī)（DCM）是最早發(fā)明的電動(dòng)機(jī)，到現(xiàn)在已經(jīng)有100 多年的歷史。直流電動(dòng)機(jī)按照勵(lì)磁方式的不同可以分為：他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)、短復(fù)勵(lì)等。直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：具有優(yōu)良的電磁轉(zhuǎn)矩控制特性，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，易于快速啟動(dòng)、停車(chē)；調(diào)速比較方便，調(diào)速范圍寬，易于平滑調(diào)速；由于磁場(chǎng)和電樞可以分別控制，因此控制起來(lái)比較容易，而且控制性能好；直流電動(dòng)機(jī)制造技術(shù)很成熟，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)價(jià)格較便宜。 直流電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)是效率較低、質(zhì)量大、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、體積大、價(jià)格高、可靠性差等。同時(shí)，直流電動(dòng)機(jī)上有電刷和換向器，它們?nèi)菀啄p，在高速運(yùn)行時(shí)還會(huì)產(chǎn)生火花，嚴(yán)重時(shí)形成“環(huán)火”，限制了直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速提高[3，10]。 2、異步電動(dòng)機(jī) 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（IM）有繞線式和鼠籠式兩種類(lèi)型，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、成本低、可靠性高、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小、噪聲小、轉(zhuǎn)速極限高、無(wú)需位置傳感器及免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，因此得到廣泛應(yīng)用。 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的最大缺點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，相對(duì)永磁電動(dòng)機(jī)而言，其效率和功率密度偏低，因此有被其它新型永磁電機(jī)逐步取代的趨勢(shì)[21]。 3、永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī) 永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)因?yàn)闆](méi)有碳刷與換向器，所以沒(méi)有維修與保養(yǎng)的需要；由于采用永磁轉(zhuǎn)子，所以沒(méi)有勵(lì)磁損耗的問(wèn)題。與其他電動(dòng)機(jī)相比其特點(diǎn)有：一是低頻轉(zhuǎn)矩大，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩可以達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的兩倍或更高。二是轉(zhuǎn)速?gòu)椥源?，運(yùn)轉(zhuǎn)精度高，并且不受電壓與負(fù)載變動(dòng)的影響。三是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固、免維修或少維護(hù)、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用更低，沒(méi)有保養(yǎng)維修的煩惱。四是永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)尺寸小、質(zhì)量輕，具有很高的功率密度。五是綜合效率高，明顯高出有刷直流的效率及歐盟CEMED效率標(biāo)準(zhǔn)。 永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的主要不足是勵(lì)磁不能控制，因此永磁電動(dòng)機(jī)不能得到類(lèi)似于繞線直流電動(dòng)機(jī)的工作特性。另外，控制系統(tǒng)較為復(fù)雜。 4、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（SRM）具有高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、低起動(dòng)電流；高效率、低損耗、耐溫；電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)于高速運(yùn)轉(zhuǎn)；功率電路簡(jiǎn)單；可靠性好；良好的適應(yīng)性、低成本等優(yōu)點(diǎn)。 但是開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)又有轉(zhuǎn)矩有脈動(dòng)；振動(dòng)和噪聲較大；驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)復(fù)雜，控制器價(jià)格高；在高峰和高峰電流時(shí)容易產(chǎn)生電磁兼容性問(wèn)題等缺點(diǎn)。當(dāng)前在電動(dòng)汽車(chē)上的應(yīng)用極少[3,21]。 5、各種電動(dòng)機(jī)的性能比較[3] 表2.1 各種電動(dòng)機(jī)的性能比較 項(xiàng) 目 直流電動(dòng)機(jī) 異步電動(dòng)機(jī) 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) 永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速范圍（r/min） 4000-6000 12000-20000 >15000 4000-10000 功率密度 低 中 較高 高 功率因數(shù)（%） — 82-85 60-65 90-93 峰值效率（%） 85-89 94-95 85-90 95-97 負(fù)荷效率（%） 80-87 90-92 78-86 97-85 過(guò)載能力（%） 200 300-500 300-500 300 恒功率區(qū)比例 — 1:5 1:3 1:2.25 電動(dòng)機(jī)質(zhì)量 重 中 輕 輕 電動(dòng)機(jī)外形尺寸 大 中 小 小 可靠性 一般 好 好 優(yōu)良 結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性 差 好 優(yōu)良 一般 控制操作性能 最好 好 好 好 控制器成本 低 高 一般 高 2.2 電動(dòng)汽車(chē)對(duì)電機(jī)性能的要求 汽車(chē)行駛的特點(diǎn)是頻繁地啟動(dòng)、加速、減速、停車(chē)等。在低速或爬坡時(shí)需要高轉(zhuǎn)矩，在高速行駛時(shí)需要低轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍應(yīng)能滿(mǎn)足汽車(chē)從零到最大行駛速度的要求，即要求電動(dòng)機(jī)具有高的比功率和功率密度。電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)機(jī)應(yīng)滿(mǎn)足的主要要求可歸納為如下10個(gè)方面: 1、高電壓。在允許的范圍內(nèi)，盡可能采用高電壓，可以減小電動(dòng)機(jī)的尺寸和導(dǎo)線等裝備的尺寸，特別是可以降低逆變器的成本。工作電壓由THS的274 V提高到THS B的500 V;在尺寸不變的條件下，最高功率由33 kw提高到50 kw,最大轉(zhuǎn)矩由350 N·m提高到400ON·m。可見(jiàn)，應(yīng)用高電壓系統(tǒng)對(duì)汽車(chē)動(dòng)力性能的提高極為有利。 2、轉(zhuǎn)速高。電動(dòng)汽車(chē)所采用的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以達(dá)到8 000一12 000 r/min，高轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)的體積較小，質(zhì)量較輕，有利于降低整車(chē)的整備質(zhì)量。 3、質(zhì)量輕，體積小。電動(dòng)機(jī)可通過(guò)采用鋁合金外殼等途徑降低電動(dòng)機(jī)的質(zhì)量，各種控制裝置和冷卻系統(tǒng)的材料等也應(yīng)盡可能選用輕質(zhì)材料。電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)要求有高的比功率(電動(dòng)機(jī)單位質(zhì)量的輸出功率)和在較寬的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)都有較高的效率，以實(shí)現(xiàn)降低車(chē)重，延長(zhǎng)續(xù)駛里程;而工業(yè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)通常對(duì)比功率、效率及成本進(jìn)行綜合考慮，在額定工作點(diǎn)附近對(duì)效率進(jìn)行優(yōu)化。 4、電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和較大范圍的調(diào)速性能，以滿(mǎn)足啟動(dòng)、加速、行駛、減速、制動(dòng)等所需的功率與轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有自動(dòng)調(diào)速功能，以減輕駕駛員的操縱強(qiáng)度，提高駕駛的舒適性，并且能夠達(dá)到與內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)加速踏板同樣的控制響應(yīng)。 5、電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)需要有4一5倍的過(guò)載，以滿(mǎn)足短時(shí)加速行駛與最大爬坡度的要求，而工業(yè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)只要求有2倍的過(guò)載就可以了。 6、電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有高的可控性、穩(wěn)態(tài)精度、動(dòng)態(tài)性能，以滿(mǎn)足多部電動(dòng)機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)行，而工業(yè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)只要求滿(mǎn)足某一種特定的性能。 7、電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有高效率、低損耗，并在車(chē)輛減速時(shí)，可進(jìn)行制動(dòng)能量回收。 8、電氣系統(tǒng)安全性和控制系統(tǒng)的安全性應(yīng)達(dá)到有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。電動(dòng)汽車(chē)的各種動(dòng)力電池組和電動(dòng)機(jī)的工作電壓可以達(dá)到300 V以上，因此必須裝備高壓保護(hù)設(shè)備以保證安全。 9、能夠在惡劣條件下可靠工作。電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有高的可靠性、耐溫和耐潮性，并在運(yùn)行時(shí)噪聲低，能夠在較惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)期工作。 10、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單.適合大批量生產(chǎn)，使用維修方便，價(jià)格便宜等。 2.3 本研究用電動(dòng)機(jī) 永磁直流電機(jī)控制簡(jiǎn)單，通過(guò)PWM 的控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速性能優(yōu)良，因而廣泛應(yīng)用于我國(guó)工業(yè)控制領(lǐng)域。本研究基于降低研究和開(kāi)發(fā)成本，縮短研究周期的角度，選擇包頭永磁電機(jī)研究所研制的額定功率為60kw 的ZYCD 永磁直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 ZYCD 型永磁直流電動(dòng)車(chē)電機(jī)是專(zhuān)為電動(dòng)汽車(chē)及混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)研制的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該電機(jī)的定子采用高性能釹鐵硼永磁材料勵(lì)磁，轉(zhuǎn)子為大氣隙結(jié)構(gòu)；具有能量轉(zhuǎn)換效率高且高效區(qū)寬廣、體積小、重量輕、換向性能好、電刷壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還有控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、成本低、可以降低整車(chē)成本的優(yōu)點(diǎn)，在不少?lài)?guó)內(nèi)研究的電動(dòng)汽車(chē)上都得到了應(yīng)用。其外型如圖2.1所示，表2.2 則給出了電機(jī)的主要性能參數(shù)。 圖2.1 本研究用的永磁直流電機(jī) 表2.2 ZYCD 永磁直流電機(jī)技術(shù)參數(shù) 電機(jī)型號(hào) ZYCD-60 電源電壓V 384 額定電壓V 350 最高電壓V 384 額定功率kw 60 最大功率kw 100 額定轉(zhuǎn)速rpm 2000 最大轉(zhuǎn)速 rpm 2500 額定效率% 92 最大轉(zhuǎn)矩N.m 1000 工作制min S2-60 重量kg 300 2.4 電動(dòng)機(jī)性能計(jì)算 2.4.1 電動(dòng)車(chē)的使用情況及性能選擇 由于條件的限制，在電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)發(fā)時(shí)必須提出合理而且恰當(dāng)?shù)恼?chē)動(dòng)力性能指標(biāo)，從而能夠更好的選擇動(dòng)力電動(dòng)機(jī)和動(dòng)力蓄電池，及相關(guān)的其他設(shè)備。以市區(qū)使用的電動(dòng)公交車(chē)為例，結(jié)合市區(qū)道路的特點(diǎn)可以提出電動(dòng)公交車(chē)的動(dòng)力性能指標(biāo)如下：最高車(chē)速≥70km/h；0～50km/h 加速時(shí)間≤25s；最大爬坡度≥15%[7]。 本課題所選車(chē)型為中型客車(chē)，載員人數(shù)為61人，主要用于城市之內(nèi)的乘客運(yùn)輸工作，這就對(duì)車(chē)輛的動(dòng)力性能有較高的要求，具體來(lái)說(shuō)就是最高車(chē)速不能太低，一般要求在70~90km/h之間；同時(shí)，車(chē)輛要有一定的爬坡能力，爬坡能力不能低于16%；對(duì)加速能力的要求是0~50km/h，加速時(shí)間不大于25s。 圖2.2為本研究用的上海申沃客車(chē)有限公司生產(chǎn)的SWB6940HG型城市客車(chē)，表2.3給出了該車(chē)的一些基本參數(shù)配置。 圖2.2 本研究用的中型城市客車(chē) 表2.3 本研究用中型城市客車(chē)的基本參數(shù)配置 型號(hào) 申沃牌SWB6940HG 整車(chē)總質(zhì)量（含成員）kg 13500 車(chē)長(zhǎng)mm 9436 車(chē)寬mm 2420 車(chē)高mm 2980 軸距mm 4500 底盤(pán)型號(hào) SWB6940HG 輪胎規(guī)格 9.00R20 額定載客(含駕駛員)(人)： 61/28-37 改裝后總質(zhì)量（含乘員，估計(jì)）kg 14500 2.4.2 電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性 除了特別全新設(shè)計(jì)的電動(dòng)汽車(chē)以外，現(xiàn)有的電動(dòng)汽車(chē)在外型上與普通的內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)沒(méi)有什么區(qū)別。它們都是采用通過(guò)橡膠輪胎來(lái)與地面相接觸，相互作用，從而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車(chē)輛前進(jìn)，在力學(xué)原理上不存在本質(zhì)的區(qū)別。電動(dòng)汽車(chē)在行駛時(shí)，由蓄電池組對(duì)電動(dòng)機(jī)提供電能，由電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，用以克服各種阻力，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)行駛。 1、電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力 電動(dòng)機(jī)發(fā)出的扭矩Te（Nm），經(jīng)過(guò)傳動(dòng)系傳到驅(qū)動(dòng)輪上，通過(guò)與地面的作用轉(zhuǎn)變?yōu)轵?qū)動(dòng)力Ft（N），對(duì)保留有變速器和主減速器的電動(dòng)汽車(chē)有Ft 與Te 的關(guān)系式： Ft = （2.1） 其中：ig為變速器傳動(dòng)比，i0為主減速器傳動(dòng)比，ηr為傳動(dòng)系機(jī)械效率，r 是車(chē)輪的滾動(dòng)半徑（m）[11]。 2、電動(dòng)汽車(chē)行駛方程 電動(dòng)汽車(chē)行駛受力如圖2.3 所示。電動(dòng)汽車(chē)在路面上行駛時(shí)受到滾動(dòng)阻力Ff（Nm）和空氣阻力Fw（Nm），加速阻力Fj（Nm）和重力沿道路坡面方向的分力——坡道阻力Fi（Nm）。 圖2.3 電動(dòng)汽車(chē)行駛受力圖 電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力要與行駛總阻力平衡，因此有： Ft = Ff+ Fw+ Fi+ Fj （2.2） 公式（2.2）又可以具體寫(xiě)為： Ft = Gfcosα+ u2a + Gsinα+δm （2.3） 其中：G 表示車(chē)輛總重力（N），f 表示滾動(dòng)阻力系數(shù)，α 表示坡道與水平面的夾角（°），CD 表示車(chē)輛的空氣阻力系數(shù)，A 表示車(chē)輛的迎風(fēng)面積（m 2），ua 表示車(chē)輛的行駛速度（km/h），δ表示汽車(chē)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，δ>1，m 表示車(chē)輛的質(zhì)量（kg）[11]。 3、電動(dòng)汽車(chē)功率平衡方程 電動(dòng)汽車(chē)行駛時(shí)，不僅驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力互相平衡，電動(dòng)機(jī)的功率和電動(dòng)汽車(chē)行駛的阻力功率也總是平衡的。 電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)所消耗的功率有滾動(dòng)阻力功率Pf（kw）、空氣阻力功率Pw（kw）、坡道阻力功率Pi（kw）以及加速阻力功率Pj（kw）。這樣就得到電動(dòng)汽車(chē)行駛功率平衡方程式[11]： Pe = (Pf + Pw + Pi + Pj) （2.4） 經(jīng)過(guò)單位換算整理得電動(dòng)汽車(chē)功率平衡方程式為： Pe = ( ua + ua + u3a + ua) （2.5） 2.4.3 電動(dòng)機(jī)校核 根據(jù)前面所給出的永磁直流電機(jī)的技術(shù)參數(shù)和對(duì)電動(dòng)汽車(chē)所作的動(dòng)力性分析，可以通過(guò)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的加速時(shí)間、最大爬坡度和最高車(chē)速等性能指標(biāo)進(jìn)行校核是否能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，來(lái)檢驗(yàn)所選電機(jī)性能是否滿(mǎn)足要求。表2.4給出了與校核計(jì)算有關(guān)的電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系的參數(shù)。 表2.4 電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系相關(guān)參數(shù) 主減速比i0 6.2 變速器變速比 一擋 5.568 CDA（m） 4.00 二擋 3.616 f 0.012 三擋 2.348 r 0.496 四擋 1.525 0.90 五擋 1 1.1 倒擋 5.011 1、最高車(chē)速要求校核 根據(jù)設(shè)計(jì)期望的最高車(chē)速（70km/h），可以進(jìn)行電機(jī)的最大功率的計(jì)算，從而驗(yàn)證所選電動(dòng)機(jī)的功率是否達(dá)到要求。在電動(dòng)汽車(chē)以最大車(chē)速行駛時(shí)，沒(méi)有加速度，也就沒(méi)有加速阻力，也可以忽略坡道阻力，公式（2.5）可以化為： Pemax = （uemax + uemax3） (2.6) 相關(guān)參數(shù)由表2.2、表2.3和表2.4給出，其中ηT = 0.90， ma = 14500kg, f = 0.012, uamax = 70km/h, CDA = 4.00m2 Pemax = ×( ＋ ) = 56.87 經(jīng)計(jì)算，要達(dá)到最高車(chē)速70km/h所需的功率為56.87kw，小于所選電動(dòng)機(jī)的60kw的額定功率，所以電動(dòng)機(jī)功率滿(mǎn)足要求。 2、加速時(shí)間要求校核 在平直路面上，坡道阻力等于0，滾動(dòng)阻力中的cosα等于1，電動(dòng)汽車(chē)由靜止加速到u0的加速度可由公式（2.3）推導(dǎo)有： = （Ft- Gf - u2a） (2.7) 則加速時(shí)間可由下式計(jì)算： t = dua = dua (2.8) 在通常情況下，起步加速時(shí)車(chē)速較低，空氣阻力可以忽略不記，所以又可以寫(xiě)為 t = dua = dua (2.9) 為了提高電動(dòng)汽車(chē)的加速能力，對(duì)電動(dòng)機(jī)采用恒轉(zhuǎn)矩控制即電動(dòng)汽車(chē)以1000Nm 最大轉(zhuǎn)矩加速。相關(guān)參數(shù)由表2.2、表2.3 和表2.4 給出，其中δ = 1.1， m = 14500kg, f = 0.012 t = dua = 17 經(jīng)計(jì)算，本研究電動(dòng)汽車(chē)0 至50 km/h加速時(shí)間為17 s，從而加速能力滿(mǎn)足要求。 由公式（2.3）可以推導(dǎo)出爬坡度計(jì)算公式 sinα=（Ft- Gfcosα-u2a-δm） （2.10） 在計(jì)算最大爬坡度的時(shí)候，空氣阻力可以忽略不記，加速阻力忽略不記，則公式（2.10）可以化為： sinα= - f cosα (2.11) 讓電機(jī)采用恒最大轉(zhuǎn)矩1000Nm 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)爬坡，相關(guān)參數(shù)由表2.2、表2.3 和表2.4 給出，其中G = mg, m = 14500kg, g = 9.8, f = 0.012 sinα = - 0.012 cosα = 23 經(jīng)計(jì)算得電動(dòng)汽車(chē)最大爬坡度為23%，爬坡能力也滿(mǎn)足要求。 通過(guò)以上計(jì)算可以看出所選電動(dòng)機(jī)滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)性能要求。 2.5 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制策略 2.5.1 電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制策略分析 理想的車(chē)輛驅(qū)動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)合下原動(dòng)機(jī)的輸出特性為恒功率特性，即 Tω=const，但實(shí)際上當(dāng)ω→0 時(shí)不可能達(dá)到 T→∞，因此，在工程可實(shí)現(xiàn)的范圍內(nèi)，理想的車(chē)輛原動(dòng)機(jī)的輸出特性，即在低速時(shí)為恒轉(zhuǎn)矩特性，在高速時(shí)則為恒功率特性。 對(duì)于傳統(tǒng)的燃油汽車(chē)，內(nèi)燃機(jī)以其熱效率高、重量小、體積緊湊的特點(diǎn)，在傳統(tǒng)車(chē)輛驅(qū)動(dòng)中占據(jù)統(tǒng)治地位。內(nèi)燃機(jī)在其主要工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，為近似的恒力矩特性，且高效率工作的轉(zhuǎn)速范圍較窄。為適應(yīng)車(chē)輛行駛的不同驅(qū)動(dòng)力的要求，由內(nèi)燃機(jī)車(chē)輛傳動(dòng)系中的離合器、 變速器實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)燃機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速的再分配。 以汽車(chē)為例，駕駛者主要的控制輸入是對(duì)加速踏板(俗稱(chēng)油門(mén))的操作，由此汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油噴射、節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度和點(diǎn)火時(shí)刻 (如車(chē)輛有自動(dòng)變速系統(tǒng)，還相應(yīng)地自動(dòng)換檔，調(diào)節(jié)變速器的傳動(dòng)比)，調(diào)整車(chē)輛驅(qū)動(dòng)特性以響應(yīng)駕駛者的操作。 一般內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的變速器有 4—6 檔，在不同變速檔位下，相應(yīng)的加速踏板踏位控制下的驅(qū)動(dòng)特性?？梢?jiàn)，在行駛阻力不變條件下，不同的踏板踏位對(duì)應(yīng)于不同的行駛車(chē)速;在行駛車(chē)速不變的條件下，不同的踏板踏位對(duì)應(yīng)不同的驅(qū)動(dòng)力矩。換句話說(shuō)，在任意檔位下，加速踏板踏位的變化，必導(dǎo)致行駛狀態(tài)的變化。 對(duì)于電動(dòng)車(chē)輛，一般繼承己被人們接受的傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)輛踏板式或手柄式的控制方式，對(duì)駕駛者的驅(qū)動(dòng)意識(shí)，也應(yīng)具有與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)輛一致或更優(yōu)良的驅(qū)動(dòng)響應(yīng)。因此，對(duì)電動(dòng)汽車(chē)，尤其是對(duì)取消了傳統(tǒng)車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)的輪式驅(qū)動(dòng)方式，更需作細(xì)致的深入分析和比較，以確定與之相匹配的電機(jī)控制策略。 2.5.2 本研究電動(dòng)機(jī)用驅(qū)動(dòng)控制策略 對(duì)于永磁直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，一般可以采用電壓控制、電流控制和轉(zhuǎn)速控制等三種控制方法。為了能夠更好的與普通內(nèi)燃機(jī)的駕駛特性相同，本研究采用電流控制的控制策略，也就是轉(zhuǎn)矩控制方式。電子油門(mén)踏板的變化對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)的輸出力矩，在穩(wěn)定時(shí)則對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速。在行駛中，駕駛員通過(guò)控制電樞電流的大小來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，使輸出轉(zhuǎn)矩跟隨車(chē)輛需求轉(zhuǎn)矩的變化，完成對(duì)車(chē)速的控制。如果把駕駛員也看成是控制環(huán)節(jié)，那么駕駛員對(duì)車(chē)速的調(diào)節(jié)也就構(gòu)成了一個(gè)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，與電流的閉環(huán)控制一起組成對(duì)永磁直流電動(dòng)機(jī)的雙閉環(huán)控制。 2.5.3 電機(jī)電流控制研究 1、永磁直流電動(dòng)機(jī)的特性 ⑴永磁直流電動(dòng)機(jī)基本方程 直流電機(jī)在電動(dòng)運(yùn)行時(shí)的基本方程（忽略電刷的壓降）為： E = Cen Ud0 = E + IdR Te = CTId （2.12） 其中：E 為電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì)（V），Ce 為電動(dòng)機(jī)在額定磁通下電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)速比（V/(r/min)），n 為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min），Ud0 為電動(dòng)機(jī)輸入端電壓（V），Id 為電樞電流（A），R 為電動(dòng)機(jī)電樞回路電阻（Ω），Te 為電動(dòng)機(jī)輸出的電磁轉(zhuǎn)矩（Nm），CT 為電動(dòng)機(jī)在額定磁通下的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速比（Nm/(r/min)），CT = Ce[12]。 ⑵永磁直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性 當(dāng)電動(dòng)機(jī)電樞兩端加恒定電壓（Ud0=常數(shù)）時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨電磁轉(zhuǎn)矩變化的關(guān)系n=f(Te)，稱(chēng)為直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。其表達(dá)式為： n = - Te （2.13） 其中Ra（Ω）為電樞回路串聯(lián)電阻, 特性圖如圖2.4 所示[13]。 0 U1 ＞U2 ＞U3 U1 U2 U3 圖2.4 永磁直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性圖 由圖2.4 可以知道，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨著電磁轉(zhuǎn)矩的增大而減小。 ⑶永磁直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩特性 在端電壓Ud0 一定的情況下穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，永磁直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩Te 隨電樞電流Id 變化而變化的特性稱(chēng)為轉(zhuǎn)矩特性，即Te=f(Id)，如圖2.5 所示[13]。其表達(dá)式為： Te = Id CT （2.14） 圖2.5 永磁直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩特性圖 從圖2.5 可以看出，改變電樞電流的大小可以很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)。 ⑷永磁直流電動(dòng)機(jī)效率特性 在端電壓Ud0 恒定的情況下，永磁直流電動(dòng)機(jī)的效率η 隨電樞電流Id 變化的特性稱(chēng)為效率特性，即η=f(Id)，如圖2.6 所示。其計(jì)算表達(dá)式為： η=×100% =(1-)×100% (2.15) 其中，P1為電動(dòng)機(jī)輸入功率，P2為電動(dòng)機(jī)的輸出功率，∑P為各項(xiàng)損耗功率[13]。 圖2.6 永磁直流電動(dòng)機(jī)效率特性圖 2、本研究電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng) 本研究的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)框圖如圖2.7 所示。加速踏板和制動(dòng)踏板的控制信號(hào)被送入主控制器，與電樞電流的反饋電壓信號(hào)相比較，然后主控制器輸出控制電壓Ui，通過(guò)PI 調(diào)節(jié)器和PWM 功率變換器來(lái)完成對(duì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。 PI調(diào)節(jié)器 PWM功率變換器 M 蓄電池組 電樞電流負(fù)反饋 加速踏板控制信號(hào) 制動(dòng)踏板控制信號(hào) 主控制器 圖2.7 永磁直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)框圖 ⑴電流PI 調(diào)節(jié) 在閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，常常會(huì)遇到動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和靜態(tài)穩(wěn)定性問(wèn)題，這就需要有校正裝置。對(duì)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行串聯(lián)校正可以采用比例微分（PD）、比例積分（PI）和比例微積分（PID）。對(duì)于帶電力電子變換器的直流閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，采用PI 調(diào)節(jié)器就能很好的滿(mǎn)足校正任務(wù)。 ⑵PWM 變換器 在電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，控制電壓信號(hào)改變時(shí)，PWM 變換器的輸出電壓并不能立即發(fā)生改變，必須要到下一個(gè)方波周期才能改變，可以將PWM 變換器看成是一個(gè)滯后環(huán)節(jié)，它的延時(shí)時(shí)間最大不會(huì)超過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)周期Ts。 2.6 本章小結(jié) 總之，電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)總的發(fā)展趨勢(shì)是由通用走向?qū)Ｓ?，由直流走向交流。電?dòng)機(jī)作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力源，是電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的核心，已成為電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的瓶頸。相信隨著電機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、自控技術(shù)的飛速發(fā)展和更加完美的結(jié)合，電動(dòng)車(chē)用電機(jī)必將發(fā)展成為可靠、易維護(hù)、低成本、高效率、寬調(diào)速、高功率密度和高集成度的智能電機(jī)。 第3章 蓄電池技術(shù)及其管理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 蓄電池的分類(lèi)及特點(diǎn) 1、鉛酸蓄電池 電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的一種蓄電池。 英語(yǔ)：Lead-acid battery 荷電狀態(tài)下，正極主要成分為二氧化鉛，負(fù)極主要成分為鉛；放電狀態(tài)下，正負(fù)極的主要成分均為硫酸鉛。其特點(diǎn)如下： （1）完全密封。在正常操作中，電解液不會(huì)從電池的端子或外殼中泄露出。 （2）沒(méi)有自由酸。特殊的吸液隔板將酸保持在內(nèi)，電池內(nèi)部沒(méi)有自由酸液，因此電池可放置在任意位置。 （3）泄氣系統(tǒng)。電池內(nèi)壓超出正常水平后，VRLA(Valve-Regulated Lead Acid Battery即“閥控式密封鉛酸蓄電池”的縮寫(xiě))電池會(huì)放出多余氣體并自動(dòng)重新密封，保證電池內(nèi)沒(méi)有多余氣體。 （4）維護(hù)簡(jiǎn)單。由于獨(dú)一無(wú)二的氣體復(fù)合系統(tǒng)使產(chǎn)生的氣體轉(zhuǎn)化成水，在使用VRLA(Valve-Regulated Lead Acid Battery即“閥控式密封鉛酸蓄電池”的縮寫(xiě))電池的過(guò)程中不需要加水。 （5）使用壽命長(zhǎng)。采用了有抗腐蝕結(jié)構(gòu)的鉛鈣合金欄板VRLA(Valve-Regulated Lead Acid Battery即“閥控式密封鉛酸蓄電池”的縮寫(xiě))電池可浮充使用10-15年。 （6）質(zhì)量穩(wěn)定，可靠性高。采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和嚴(yán)格的質(zhì)量控制系統(tǒng)，VRLA(Valve-Regulated Lead Acid Battery即“閥控式密封鉛酸蓄電池”的縮寫(xiě))電池的質(zhì)量穩(wěn)定，性能可靠。電壓、容量和密封在線上進(jìn)行100%檢驗(yàn)。 2、鎳 – 氫蓄電池 鎳 – 氫（Ni – H2）電池亦稱(chēng)氫 – 鎳（H2- Ni）電池。常見(jiàn)的鎳 – 氫蓄電池是高壓鎳 – 氫電池。高壓氫 – 鎳電池是20世紀(jì)70年代初由美國(guó)M.Klein和F.Stockel等首先研制的，單體電池氫電極為負(fù)級(jí)，鎳電極為正極，在氫電極和鎳電極間夾有一層KOH電解質(zhì)溶液（20℃時(shí)，密度為1.30g·cm-3）的石棉膜。氫電極是用活性炭作載體，聚四氟乙烯（PTFE）粘結(jié)式多孔氣體擴(kuò)散電極，它由含鉑催化劑的催化層、多孔聚四氟乙烯防水層組成。鎳電極可以用壓制的Ni(OH)2電極。 高壓鎳 – 氫電池的優(yōu)點(diǎn)主要是比能量較高、壽命長(zhǎng)、耐過(guò)充過(guò)放以及可以通過(guò)氫壓來(lái)指示電池荷點(diǎn)狀態(tài)等。主要缺點(diǎn)為：容器需要耐高壓，一般充電后氫壓達(dá)3~5MPa,這就需要用較重耐壓容器，降低了電池的體積比能量及質(zhì)量比能量；自放電較大；不能漏氣，否則電池容量減小，并且容易發(fā)生爆炸事故；成本高；能量密度低。因此，目前研制的高壓氫– 鎳電池主要是應(yīng)用于空間技術(shù)[6,22]。 3、鎳 – 鎘蓄電池 鎳 – 鎘（Ni–Cd）亦稱(chēng)鎘–鎳Cd–Ni7電池于1898年由瑞典尤格爾（W.jungner）發(fā)明，已有100多年歷史。在20世紀(jì)前50年研制生產(chǎn)的是極板（或袋式）電池，從20世紀(jì)50年代開(kāi)始研制生產(chǎn)燒結(jié)式電池，從20世紀(jì)60年代研制生產(chǎn)密封式電池。 電動(dòng)汽車(chē)用Ni–Cd電池應(yīng)采用密封和全密封結(jié)構(gòu)的電池。密封Ni–Cd電池指液體密封或稱(chēng)液密、半密封電池。這種電池允許任意姿態(tài)使用，不會(huì)有電液溢出，形狀有圓柱形、扁形（扣式）。全密封結(jié)構(gòu)的電池有圓柱形和方形兩種。 Ni–Cd電池的主要特點(diǎn)是容易充電、壽命長(zhǎng)、維護(hù)方便，可以制成無(wú)需維護(hù)的密封和全密封結(jié)構(gòu)的電池。缺點(diǎn)是鎘對(duì)環(huán)境的污染較大，開(kāi)路電壓低，維護(hù)不當(dāng)易報(bào)廢，這些都限制了電池的大規(guī)模使用，預(yù)期有被淘汰的可能[6]。 4、鋰離子蓄電池 鋰離子蓄電池是在二次鋰電池技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種全新概念的蓄電池。該類(lèi)電池不僅保持了二次鋰電池的優(yōu)點(diǎn)，而且較好地克服了二次鋰電池的缺點(diǎn)，循環(huán)壽命長(zhǎng)，電池容量高，安全性好，是一類(lèi)具有很大開(kāi)發(fā)價(jià)值的蓄電池。 鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)主要有6方面： （1）能量密度高。與同等容量的Ni – Cd或Ni – MH電池相比，鋰離子電池的重量輕，其能量密度是這兩類(lèi)電池的1.5~2倍。 （2）電壓高。鋰離子電池的端電壓高達(dá)3.7V，是Ni – Cd或Ni – MH電池電壓的3倍。 （3）無(wú)污染，環(huán)保型。 （4）循環(huán)壽命長(zhǎng)。壽命超過(guò)1000次。 （5）負(fù)載能力大。鋰離子電池可以大電流連續(xù)放電，適合于動(dòng)力電源。 （6）安全性好。由于使用優(yōu)良的負(fù)極材料，克服了電池充電過(guò)程中鋰枝晶的生長(zhǎng)問(wèn)題，使得鋰離子電池的安全性大大提高。同時(shí)采用特殊的可恢復(fù)配件，保證了電池在使用過(guò)程中的安全性[6,22]。 5、空氣電池 鋅 – 空氣電池的特點(diǎn) （1）比能量大。鋅空氣電池的理論比能量可達(dá)1350W·h·kg-1,但鋅空氣電池的實(shí)際比能量?jī)H為180~230 W·h·kg-1，仍然是鉛酸電池的4.35 ~ 5.5倍。能量密度達(dá)230 W·h·L-1，也是鉛酸電池的2 ~ 3倍。采用鋅空氣電池后，電動(dòng)汽車(chē)能夠明顯地增加續(xù)駛里程。 （2）采用機(jī)械充電模式，彌補(bǔ)了蓄電池充電時(shí)間長(zhǎng)的不足。 （3）性能穩(wěn)定。鋅空氣電池具有良好的一致性，沒(méi)有其他類(lèi)型電池充電和放電不均勻現(xiàn)象。允許深度放電，電池的容量不受放電強(qiáng)度和溫度的影響。能在 -20 ~ 80℃的溫度范圍內(nèi)正常工作。鋅空氣電池可以完全實(shí)現(xiàn)密封免維護(hù)，便于電池組能量的管理。 （4）安全性好。鋅空氣電池能夠有效地防止因泄漏、短路引起的起火或爆炸。鋅沒(méi)有腐蝕作用，可以完全實(shí)現(xiàn)密封免維護(hù)，對(duì)人體不會(huì)造成傷害和危險(xiǎn)。 （5）鋅可以回收利用、制造成本低。鋅的來(lái)源豐富，生產(chǎn)成本較低?；厥赵偕奖?，且成本也較低，可以建立廢電池回收再生工廠。鋅在循環(huán)使用過(guò)程中，不會(huì)污染環(huán)境。 鋅空氣電池應(yīng)用中存在的主要問(wèn)題是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電池效率低，空氣極和電解液的管理難度大[6]。 鋁 – 空氣電池的特點(diǎn) （1）比能量大。鋁空氣電池的理論比能量可達(dá)8100 W·h·kg-1，目前的鋁空氣電池的實(shí)際比能量只達(dá)到350 W·h·kg-1，但也是鉛酸電池的7 ~ 8倍、鋰電池的2.3倍，采用鋁空氣電池后，能夠明顯提高電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程。 （2）可采用機(jī)械充電模式。 （3）質(zhì)量輕。電池質(zhì)量大幅度減小，可使電動(dòng)汽車(chē)的整備質(zhì)量降低，電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程延長(zhǎng)。 （4）鋁沒(méi)有毒性和危險(xiǎn)性。鋁對(duì)人體不會(huì)造成傷害。鋁還可以回收循環(huán)使用，不污染環(huán)境。鋁的原材料豐富，已具有大規(guī)模的鋁冶煉廠，生產(chǎn)成本較低。鋁回收再生方便，回收再生成本也較低，可以采用更換鋁電極的方法解決鋁空氣電池充電較慢的問(wèn)題。雖然鋁空氣電池含有高的比能量，但比功率較低，充電和放電速度比較緩慢，電壓滯后，自放電率較大，還需要采用熱管理系統(tǒng)來(lái)防止鋁空氣電池工作時(shí)的過(guò)熱問(wèn)題。 鋁空氣電池應(yīng)用中需解決的主要問(wèn)題是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作過(guò)程起泡，空氣極壽命短，電池效率低，需CO2清除劑，鋁成本高。由于鋁不可能在水溶液中重新電沉積到電極上，因此，不能像一般的蓄電池那樣充電，只能采用更換電極的機(jī)械充電模式[6]。 所以，鋁 – 空氣電池很少用于生活中，空氣電池部分只考慮鋅 – 空氣電池。 表3.1給出以上幾種蓄電池的性能參數(shù) 表3.1 各種蓄電池性能參數(shù)[14] —— 比能量 Wh/kg 能量密度 Wh/L 比功率 W/kg 循環(huán)壽命 次 價(jià)格 美元/kWh Lead-Acid 30-50 60-100 200-400 400-600 120-150 Ni-Cd 40-50 80-100 150-350 800-2000 300-350 Ni-H2 50-70 100-140 150-300 800-2000 150-200 Zn/Air 180-230 230 105 NA 100 Li-Ion 120-140 240-280 200-300 1200 150-180 3.2 蓄電池存在的問(wèn)題 1、能量密度低 由于電池的質(zhì)量能量密度和體積能量密度都很低，與汽油和柴油相比有較大的差距，造成了電動(dòng)汽車(chē)的運(yùn)行效率較低，同時(shí)也限制了電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性能。 2、快速充電能力差，充電耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng) 目前的蓄電池充電時(shí)間都較長(zhǎng)，一般情況下充電需10～12 小時(shí)，就算使用快速充電也遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)加油的速度。這就使得電動(dòng)汽車(chē)的使用效率較低，推廣使用難度大。 3、蓄電池價(jià)格昂貴 目前的動(dòng)力蓄電池的價(jià)格一直居高不下，整個(gè)動(dòng)力蓄電池組的價(jià)格占整個(gè)電動(dòng)汽車(chē)成本的很大一部分，這使得目前電動(dòng)汽車(chē)在價(jià)格方面對(duì)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)不具備競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。 4、汽車(chē)附屬設(shè)備使用受到限制 由于動(dòng)力蓄電池的性能限制，電動(dòng)汽車(chē)的能量很寶貴，不能隨便浪費(fèi)，這就要對(duì)車(chē)載用電設(shè)備進(jìn)行較嚴(yán)格的要求，避免影響電動(dòng)汽車(chē)的基本性能。 正因?yàn)榇嬖谶@些問(wèn)題和不足，同時(shí)又不能在短時(shí)間內(nèi)得到解決，所以對(duì)蓄電池的管理就顯得很重要。 3.3 本研究用蓄電池 1、本研究用鉛酸蓄電池 圖3.1為本研究純電動(dòng)中型城市客車(chē)所選用的12V-110Ah 鉛酸蓄電池，由廣州某公司生產(chǎn)，技術(shù)參數(shù)見(jiàn)下表3.2。蓄電池組總電壓為288V，總?cè)萘繛?10Ah。 圖3.1 本研究用鉛酸蓄電池 表3.2 本研究用鉛酸蓄電池的基本參數(shù) 型號(hào) 6-DA-110 電壓 V 12 額定容量 Ah 110 單體質(zhì)量 kg 3