1. 研究目的与意义
选题背景:电动汽车由于具有超低排放、低油耗、使用总成本不高于传统汽车,电动汽车正在逐步走进各大城市。再生制动是电动汽车提高能量利用率的重要途径,为了给电动汽车的设计选型做好前期工作,以提高电动汽车的能量利用效率,需要分析电动汽车驱动类型对制动能回收的影响程度。
选题意义:汽车将是由电气、机械和控制技术运行的车辆。电动汽车在行驶过程中其电源电压、道路状况和驾驶模式多变,为保证良好的驾驶特性,应该足够重视驱动控制方法的研究,制约电动汽车发展的一个重要因素是其续驶里程短,而再生制动对增加续驶里程具有重要意义。
通过分析除驱动形式不同,其他条件相同的情况下对再生制动的影响,以便得出电动汽车在何种驱动形式下对再生制动影响最大。
2. 课题关键问题和重难点
关键问题:
从车辆制动稳定性角度出发,分别建立前驱型与后驱型电动汽车制动稳定性数学建模,利用MATLAB编程,采用计算机仿真方法,对比分析车辆制动稳定性要求对不同驱动型式的电动汽车制动能回收量的影响程度,以便得出有利于制动能回收的电动的汽车最佳驱动型式。
难点:
3. 国内外研究现状(文献综述)
汽车广泛普及在改变人们生活方式、提高人们生活质量方面发挥了巨大作用,但汽车消耗大量不可再生的石油资源、排放大量有毒有害气体、制造噪音,给人类生活的环境带来的不可估量的危害。特别是近二十多年来,世界范围内的能源危机与日益严峻的环境问题加快了人们对可代替石油的资源的探索。电动车辆以其环保零排放或低排放、能量来源广泛和均衡、对环境友好等优势成为世界各国研究的热门。
电动汽车再生制动是指在车辆减速或制动时,其中一部分的动能转化为其他的可再次利用的能量的过程。到目前为止,在大多数的电动汽车上,再生制动是通过将牵引电机作为发电机,使车轮产生制动力矩同时给蓄电池充电来实现的。根据资料显示。美国对电动汽车的实际运行测试结果表明,再生制动给蓄电池补充能量可以使电动汽车一次充电后行驶里程增10%~25%。目前已经成功进入市场的日本丰田的Prius混合动力电动汽车可以回收大约30%的制动能量[1],而对于传统的汽车来说,这部分能量将完全通过摩擦制动以热量的形式散失掉。再生制动是目前电动汽车回收制动能的普遍技术。对于再生制动系统是由常规摩擦制动系与电制动复合而成的电动汽车。有学者提出了电动汽车再生制动的由来,归纳了再生制动的特点:电机制动转矩有限、再生制动波动较大、soc会对再生制动造成影响,分析了再生制动的制约因素:soc、电池组充电功率、车速及驱动轮。并且基于制动力分配,提出了再生制动的并行制动力控制策略[2]。其并行制动力分配策略,为今后的设计提出参考思路。有学者通过再生制动特点与复合制动工作区及机电复合制动的稳定性分析从而建立电动微型客车机电复合制动的数学模型,并通过实例仿真分析不同驱动形式的机电复合制动稳定性[3]。但并没有对全驱进行实例仿真。有学者提出:针对前轮驱动型电动汽车,为提高电动汽车能量再生利用,根据电机发电能量、车辆行驶速度、电池充电特性及ECE制动法规相关要求,提出了一种前、后轮制动力分配控制策略,建立了控制策略数学模型。结合典型城市循环工况,利用电动汽车仿真软件Advisor2002对制动力控制策略进行仿真分析。结果表明,提出的控制策略在保证安全制动的前提下,制动能量回收效果优于Advisor中原有的控制策略,制动能量回收效率显著提高,具有较强的制动能量回收能力,可以有效延长电动汽车的续驶里程[4]。但并未对后驱及全驱做任何研究及评价。有学者阐述了前置前驱前置后驱的各自优缺点并对其进行了分析并建议人们需结合实际情况,考虑经济条件、使用场景、乘车人数等方面,以此来选取最适合自己使用的汽车驱动方式[5]。还有学者通过研究电动汽车再生制动系统的制动稳定性,以及在满足制动稳定性前提下电动汽车回收制动能的能力得出了前驱型电动汽车比后驱型电动汽车制动稳定性好,且便于回收制动能。接着进一步提出了基于 ECE 法规的电动汽车再生制动策略。通过在ADVISOR 软件中建立嵌入式仿真模块对该策略进行了仿真分析[6]。有学者提出:混合动力电动汽车(HEV)的核心是混合动力系统,而电动机又是混合动力系统的主要部件。介绍了电动机仿真模型,并在ADVISOR仿真分析平台上对原有电动机仿真模型进行了修改,同时考虑温度敏感性和非热量损失对电动机模型的影响,使得仿真计算和分析的精度进一步提高[7]。还有学者分析了再生制动力矩与液压制动力矩的分配得出在整个制动过程中,车辆的动能不可能完全转换为储能器的充电电能。再生制动所损失的能量包括空气阻力损失、滚动阻力损失、制动系统损失、电动机损失、转换损失及充电损失等。尽管如此,现代电动汽车采用再生制动后能节省将近20%的能量[8]。
本课题将在总结了以上各位学者的研究成果基础上,对电动汽车的驱动类型对再生制动的影响进行研究,并用MATLAB编程建模分析得出最佳驱动类型,在分析过程中以MATLAB编程语言为基础,利用数学模型相互之间的联系和图解法对不同驱动类型的制动力稳定性进行优化设计与仿真计算,以求解在约束条件下的最优化问题。
4. 研究方案
首先,从电动汽车驱动类型的不同出发,分别建立前驱、后驱、全驱的情况下对其再生制动的影响的数学建模。
然后,利用MATLAB编程,采用计算机仿真方法处理数据。
接着,对比分析不同的驱动类型对再生制动的影响。
5. 工作计划
第1周 完成英文翻译,提交英文翻译给指导老师批阅。英文翻译经指导老师批阅合格并确认后,译文和原文均上传至毕业设计管理系统。译文封面用标准模板。
第2周 查阅文献资料,撰写开题报告。
第3周 完成开题报告,经指导老师批阅合格并确认后,上传至毕业设计管理系统。开题报告封面用标准模板。
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