武汉科技大学毕业设计手册开题报告.doc

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1、本科毕业设计(论文)手册（理工科类专业用）毕业论文题目 纯电动汽车动力匹配及驱动装置设计 专 题 题 目设计(论文)起止日期： 年 月 日 至 年 月 日 汽车与交通工程 学院 车辆工程 专业2011年级01班学生姓名 佘 烁 指导教师 麻友良 教研室(系)主任 郭健忠 教学院长 严运兵 年月日 年 月 日 须 知一、本手册第1页是毕业设计（论文）任务书，由指导教师填写；第2页是开题报告；第3页是答辩申请事项。答辩时学生须向答辩委员会（或答辩小组）提交本手册，作为答辩评分的参考材料，没有本手册不得参加答辩。本手册可以使用电子版打印，但签署姓名和日期处必须手工填写。本手册最后装入学生毕业设计（论

2、文）档案袋。二、毕业设计（论文）期间，要求学生每天出勤不少于6小时，在校外进行毕业设计（论文）或实习（调研）者，应遵守有关单位的作息时间，学生如事假（病假）必须按规定的程序办理请假手续，凡未获准请假擅自停止工作者，按旷课论处。三、学生在毕业设计（论文）中，要严格遵守纪律、服从领导、爱护仪器设备，遵守操作规程和各项规章制度；自觉保持工作场所的肃静和清洁，不做与毕业设计（论文）工作无关的事情。四、学生要尊敬指导教师、虚心请教，并主动接受老师的随时检查。五、学生要独立完成毕业设计（论文）任务，在毕业设计（论文）过程中要有严谨的科学态度和朴实的工作作风，严禁抄袭和弄虚作假。六、毕业设计（论文）成绩评定

3、标准按五级：优秀（90分以上）、良好（80分以上）、中等（70分79分）、及格（60分69分）、不及格（59分以下）。毕业设计(论文)任务书设计（论文）题目：纯电动汽车动力匹配及驱动装置设计设计（论文）主要内容（包括主要技术参数）：研究纯电动汽车最优化匹配。项目主要内容包括：纯电动汽车的特点分析，纯电动汽车驱动方案及电动机选择，蓄电池和超级电容的最佳匹配，电动汽车驱动装置选型及设计。 该课题的主要要求：以某轿车为原型车，最高车速140km/h,最大爬坡度30%，续驶里程300km,蓄电池和超级电容实现最佳匹配，并提出最佳匹配的控制方法。 以某轿车为原型车，其主要技术参数： 最高车速140km/

4、h；载人5位；爬坡度30%；续驶里程300km 要求完成的工作主要有：驱动装置的装配图以及机架、轴等主要零件图，图纸折合1号图5张；设计说明书1份；专业英语资料翻译1篇。主要参考资料：1 李兴虎.电动汽车概论M.北京：北京理工大学出版社，2005年8月2 麻友良，严运兵主编.电动汽车概论M.北京:机械工业出版社，2012.13 陈清泉等.现代电动汽车技术M.北京:北京理工大学出版社，2002.114 马宪民，电动汽车的电气驱动系统J.西安公路交通大学学报，2001, 21 (3)5 张翔等.中国电动汽车的进展J.成都:汽车研究与开发，2004 (1)：34516 陈宗璋，吴振军电动汽车发展历程

5、J大众用电，2008，1：41-428 崔胜民新能源汽车技术M北京：北京大学出版社，2009.99 余志生汽车理论M北京：机械工业出版社，2006.510 金续曾电动机选型及应用 M北京：中国电力出版社， 20038 11 冯健璋汽车发动机原理与汽车理论M北京：机械工业出版社，2005.1 指导教师签名_ 年 月 日_毕业设计(论文)开题报告一、选题背景主要说明纯电动汽车是发展的方向，单纯蓄电池为电源的不足，混合型（蓄电池+辅助储能装置的优势与必要性等。随着世界人口的增加，人类将面临三大难题：粮食、能源和环境。在这三个问题中，后两项均与汽车有关：20世纪60年代以后，由于汽车的普及，汽车排放的

6、有害气体严重污染大气，直接威胁人类的健康和赖以生存的环境，能源和环境都不允许按照现在的方式发展汽车产业了，不仅作为燃油汽车能源的石油趋向枯竭，而且汽车尾气排放所造成的空气污染也威胁着数亿人的健康，过度的碳排放还造成了温室效应，给全世界带来灾难性的后果。另一方面，中国未来的经济增长已经受到石油能源供应的严重制约，尤其是中国对国际原油的依赖程度超过美国，2011年已经达到了56%，而且每年都在增加。这已经不仅仅是经济问题了，已经成为国家安全的重大隐患，摆脱对进口原油的过度依赖，势必成为国家政策的重要关注点，用新能源来代替传统能源已经成为国家战略。20世纪70年代以来的石油危机又唤起了人类对有限石油

7、资源的关注，电动汽车的研究开发又重新受到重视，成为“热点”。世界各主要工业发达国家和各主要汽车制造厂商以及电力、环保、交通、机电等部门都投入巨大的人力、物力、财力来研究、试验、试用电动汽车。广义的电动汽车包括纯电动汽车、增程式混合动力汽车、燃料电池汽车和无轨电车。增程式混合动力汽车可以储存一定的电能，依靠充电就可以行驶，还可以用石油燃料，与纯电动汽车相比，其结构较复杂，使用发动机时会有排放，可以看成是由内燃机汽车到纯电动汽车的过渡车型；燃料电池汽车终归还是需要燃料，其效率只有20%28%（包括燃料重整、燃料电池、充电、电动机和机械损失等效率，纯电动汽车的效率为27%38%），而且燃料电池触媒成

8、本高，燃料的储存也存在问题；无轨电车目前只用于公交车，其行驶范围受到限制；对比发现：纯电动汽车很可能是汽车未来发展的方向，对纯电动汽车进行研究是有现实意义的。二、设计主要内容.研究纯电动汽车最优化匹配（框内没有字？）蓄电池逆变器电动机驱动系统电容图1电动汽车的构造可用图表示。从结构上看，纯电动汽车很简单，主要元件只有电动机和电池，但实际上，电气系的部件作为通用商品在市场上销售的情况很多，如果只想制造电动汽车，并不难，但要制造高性能的电动汽车就要做好电池、电动机、控制器和整车的优化匹配。电动汽车除了要求电动机和电池有良好的性能之外，对控制系统的性能要求很高，控制系统对电池寿命、电池安全、电池能量

9、、电机调速、能量回收等有决定性的影响。.纯电动汽车的特点分析此部分内容可精简后并入“课题背景”仅以动力型蓄电池向电动机提供电能，驱动车辆行驶的公路车辆，称为纯电动汽车，简称电动汽车（electric vehicle），其优点现具体分析比较如下：（1）不消耗石油，环保，无污染，噪声和振动小；（2）构造相对简单。电动汽车零件数量只有汽油车的1/2，不超过1万个，是混合动力汽车的1/3左右，零件少，开发和生产容易；（3）效率高。传统汽油车的效率为10%20%（包括石油精制、输送、发动机和驱动损失），而纯电动汽车的效率为27%38%（包括发电、送电、充电、电动机和机械损失）；（4）电动汽车的能量价格相

10、对比较便宜。考虑目前的燃油价格和燃油汽车的燃油消耗量以及峰谷电价和电动汽车的耗电量，电动汽车的能量费用大约只相当于燃油汽车的1/8；（5）布置灵活方便。由于纯电动汽车的能量主要是通过柔性的电线而不是通过刚性的联轴器和传动轴传递，所以各部件的布置具有很大的灵活性，尤其是蓄电池的布置，可以选择同规格但不同形状的单体，均匀布置在车身各部位，力争原车重心位置，轴荷分配保持不变；（6）电动汽车可以实现全轮独立控制。电动机可以小型化分散布置，实现4轮独立驱动，每个车轮可以输出最优转矩，行驶性能和燃油经济性有希望得到跳跃性的提高；（7）通过运动控制可以提高燃油经济性两倍以上。虽然汽车的轮胎和地面紧密咬合的同

11、时旋转，实际上还有相对程度的空转，解决这个问题就要对驱动力和车轮速度进行运动控制。电动机可以进行转速的实时调节，而发动机的转矩应答比电动机慢两个数量级，无法实现如此精细的控制；（8）电动汽车可以准确的把握路面状况。电动机可以通过检测电流值精确地追踪车轮转矩，从而可以推测路面状态，有利于提高安全性和燃油经济性，而发动机的转矩的测定比较困难。.设计思路及方案行驶工况和设计目标动力源匹配与优化加速性能校核最大爬坡度校核最高车速校核确定电动机类型初定传动比确定动力性指标初步确定电动机性能要求设计确定档位数和传动比性能否校核结束是图2(1)电动汽车参数匹配设计流程（如图2）（2）纯电动汽车驱动方案纯电动

12、汽车可以有多种结构形式：传统的驱动系统、简化的传统驱动系统、电动机驱动桥整体式驱动系统、双电动机驱动系统、内转子电动轮驱动系统和外转子电动轮驱动系统。为使传动机构紧凑、传动效率高、安装方便，决定采用电动机驱动桥整体式驱动系统，即与发动机横向前置、前轮驱动的内燃机汽车的布置类似，将电动机、固定速比减速器和差速器集成一个整体，两根半轴连接驱动车轮。（3）电动机选择在速度小于60km/h的车上，一般选用直流串励电动机，这种电动机低速牵引性能好；在速度大于60km/h的车上，常选用永磁同步电动机、无刷直流电机和开关磁阻电动机。由于轿车车速较高，故初选永磁同步电动机，理由如下：我国是稀土大国，永磁材料较

13、为丰富，通过长期大量应用和研究，我国的永磁同步电动机的技术较为成熟。无碳刷换向器系统，可免去碳刷维护。用强永久磁铁代替了励磁线圈，省去了一部分磁耗，提高了效率。永磁结构可以将转子做得很小，外圈的定子相应也较小，提高了功率密度。转子中没有环形电流，故不发热，只是外部易于散热的定子发热，易冷却。噪声低（由于定子感应电动势是正弦波形，相比于无刷直流电机和开关磁阻电动机，定子电流无直流成分，转矩变化柔和，脉动成分少），并且用高于声频范围的电子换向器代替有噪声的机械换向器，人耳听不到噪声。可以用矢量控制算法实现宽范围的恒功率弱磁调速。（4）蓄电池选择纯电动汽车常用的动力电池有镍氢电池和锂离子电池，由于锂

14、离子电池在能量密度、能量效率、循环寿命和自放电率等方面的性能均优于镍氢电池，而且单体电池电压是镍氢电池的3倍，需要串联的电池数量少，便于监控和管理，故选用锂离子电池。设计计算如下：确定基本参数：电池系统总电压、容量、质量，载质量，各部分效率。行驶阻力、运行动力和功率计算。电机扭矩与驱动力计算。电源设计：电流、等速行驶百公里能耗、续驶里程计算。电池模块设计：电池的尺寸，数量，布置等。（5）超级电容的匹配：根据制动力曲线计算汽车制动时的回收能量和峰值电流，试算超级电容的容量和电压；计算汽车加速时所需的最大功率和电机峰值电流，试算超级电容的容量和电压。取两者中大的参数作为选择超级电容的参数。三、设计

15、的进度流程第一阶段: 1-2周，进行毕业实习；第二阶段: 3-周，做开题报告，在总体方案指导下，搜集资料，了解相关知识； 第三阶段:-11周，进行设计计算，画图纸，整理相关资料，写设计说明书；第四阶段:12-1周，修改设计图纸，完善设计说明书，提交图纸和说明书；第五阶段:1周，准备毕业答辩。四、毕业论文准备及申请在之前的两三周中，我已经准备了毕业设计的相关资料，包括在图书馆借阅的纯电动汽车的书、机械设计手册和下载的有关论文，此外还有老师推荐的参考资料。在之前的每周例会上，已基本解决了设计中的诸多不懂的问题，有了清晰的设计思路，所以，我认为我的大部分准备工作已经完成，可以开始本次毕业设计的工作了，望老师批准！指导教师意见： 指导教师签名_ 年 月 日 答 辩答辩申请申请人签名：年 月 日指导教师意见（明确是否同意答辩） 指导教师签名： 年 月 日评阅教师意见（明确是否同意答辩） 评阅教师签名： 年 月 日答辩领导小组意见（明确是否同意答辩） 答辩委员会（小组）负责人签名： 年 月 日