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面向?qū)ο蟮钠?chē)模型體系框架及性能計(jì)算【獨(dú)家畢業(yè)課程設(shè)計(jì)含任務(wù)書(shū)+開(kāi)題報(bào)告+外文翻譯+答辯ppt】,面向,對(duì)象,汽車(chē)模型,體系,框架,性能,機(jī)能,計(jì)算 1 is a of It be on of is to of of s of of 991, ZA .8 25kW of 176km/h. 996, of of CO dc .8 0kW is a of 001, by ac AZ of 11 km/h. AZ in of 5 of AZ ~ 100km/h s. In to AZ AZ 003, is to an N 001, of to 2 of of dc 004 T of dc A .5 64 V of 24 3 000r/10 V. It on is or a a in is in of in is in in In to a of of be at of to of of is of in to in 3 4000r/is to of be in In of in to of of of to of n of be to of of 1)of or dc by as As by of of of At to to of by is of of of 4 by or of to is In in In to on of is (2)is is of of is To to So of is is to is is i - Ni Li n/of is of is in of be is is in is a o., of is to of 5 of to as he of of is of At of is At of is 6 輪轂式電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 1、 發(fā)展現(xiàn)狀 輪轂式電動(dòng)汽車(chē)是一種新興的驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)汽車(chē)，有兩種基本形式，即直接驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)輪和帶輪邊減速器電動(dòng)輪。它直接將電機(jī)安裝在車(chē)輪輪轂中，省略了傳統(tǒng)的離合器、變速器、主減速器及差速器等部件，簡(jiǎn)化了整車(chē)結(jié)構(gòu)，提高了傳動(dòng)效率，并且能通過(guò)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)輪的電子差速控制。電動(dòng)輪將成為未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展方向。 目前國(guó)際上對(duì)輪轂式電動(dòng)汽車(chē)的研究主要以日本為主。日本慶應(yīng)義塾大學(xué)的電動(dòng)汽車(chē)研究小組已試制了 5 種不同形式的樣車(chē)。其 中， 1991 年與東京電力公司共同開(kāi)發(fā)的 4座電動(dòng)汽車(chē) 用 池為動(dòng)力源，以 4 個(gè)額定功率為 值功率達(dá)到 25外轉(zhuǎn)子式永磁同步輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)，最高速度可達(dá) 176km/h。 1996 年，該小組聯(lián)合日本國(guó)家環(huán)境研究所研制了電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的后輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē) 車(chē)的電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選用永磁直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，額定功率為 值功率為 20配以行星齒輪減速機(jī)，該電動(dòng)輪采用機(jī)械制動(dòng)與電機(jī)再生制動(dòng)相結(jié)合的方式。 2001 年，該小組又推出了以鋰電池為動(dòng)力源，采用 8 個(gè)大功率交流同步輪轂電機(jī)獨(dú) 立驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)轎車(chē) 車(chē)安裝了 8 個(gè)車(chē)輪，大大增加了該車(chē)的動(dòng)力，從而使該車(chē)的最高速度達(dá)到 311km/h。 電動(dòng)輪系統(tǒng)中采用高轉(zhuǎn)速、高性能內(nèi)轉(zhuǎn)子型電動(dòng)機(jī)，其峰值功率可達(dá) 55高了 車(chē)的極限加速能力，使其 0～ 100km/h 加速時(shí)間達(dá)到 8s。為了使電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速符合車(chē)輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速要求， 動(dòng)輪系統(tǒng)匹配行星齒輪減速機(jī)構(gòu)。 輪采用盤(pán)式制動(dòng)器，后輪采用鼓式制動(dòng)器。 2003 年日本豐田汽車(chē)公司在東京車(chē)展上推出的燃料電池概念車(chē) 采用了電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)技術(shù)。美國(guó)通用汽車(chē)公司 2001 年試制的全 新線控4 輪驅(qū)動(dòng)燃料電池概念車(chē) 采用電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)型式，電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)靈活的控制與布置方式，使該車(chē)能更好地實(shí)現(xiàn)線控技術(shù)。 國(guó)內(nèi)對(duì)電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)方式的研究也取得了一些進(jìn)展。同濟(jì)大學(xué)研制的“春暉”系列燃料電池概念車(chē)采用了 4 個(gè)直流無(wú)刷輪轂電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)輪模塊。比亞迪于 2004 年在北京車(chē)展上展出的 念車(chē)也采用了電動(dòng)汽車(chē)最新驅(qū)動(dòng)方式： 4 個(gè)輪邊電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)模式。中國(guó)科學(xué)院北京三環(huán)通用電氣公司研制的電動(dòng)轎車(chē)用直流無(wú)刷輪轂電機(jī)，又稱(chēng)電動(dòng)車(chē)輪。單個(gè)電動(dòng)車(chē)輪功率為 壓264V，雙后輪直接驅(qū)動(dòng)。中船總公 司 724 研究所的 4 輪電動(dòng)汽車(chē)，其電動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)為：額定功率 3定轉(zhuǎn)速 3000r/定電壓為 110V。 2、 結(jié)構(gòu)分析 7 輪式電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有直接驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)輪和帶輪邊減速器電動(dòng)輪兩種基本形式。這取決于是采用低速外轉(zhuǎn)子還是高速內(nèi)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)。直接驅(qū)動(dòng)式汽車(chē)采用低速外轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)輪與車(chē)輪組成一個(gè)完整部件總成，采用電子差速方式，電機(jī)布置在車(chē)輪內(nèi)部，直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪帶動(dòng)汽車(chē)行駛。其主要優(yōu)點(diǎn)是電機(jī)體積小、質(zhì)量輕和成本低，系統(tǒng)傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，既有利于整車(chē)結(jié)構(gòu)布置和車(chē)身設(shè)計(jì)，也便于改型設(shè)計(jì)。這種電動(dòng)輪直接 將外轉(zhuǎn)子安裝在車(chē)輪的輪輞上驅(qū)動(dòng)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。然而電動(dòng)汽車(chē)在起步時(shí)需要較大的轉(zhuǎn)矩，也就是說(shuō)安裝在直接驅(qū)動(dòng)型電動(dòng)輪中的電動(dòng)機(jī)必須能在低速時(shí)提供大轉(zhuǎn)矩。為了使汽車(chē)能夠有較好的動(dòng)力性，電動(dòng)機(jī)還必須具有很寬的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍。由于電機(jī)工作產(chǎn)生一定的沖擊和振動(dòng)，要求車(chē)輪輪輞和車(chē)輪支承必須堅(jiān)固、可靠，同時(shí)由于非簧載質(zhì)量大，要保證車(chē)輛的舒適性，要求對(duì)懸架系統(tǒng)彈性元件和阻尼元件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和功率也受到車(chē)輪尺寸的限制，系統(tǒng)成本高。 帶輪邊減速器電動(dòng)輪電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用高速內(nèi)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，適合現(xiàn)代高性能電動(dòng)汽車(chē)的運(yùn) 行要求。它起源于礦用車(chē)的傳統(tǒng)電動(dòng)輪，屬于減速驅(qū)動(dòng)類(lèi)型，這種電動(dòng)輪允許電動(dòng)機(jī)在高速下運(yùn)行，通常電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)在 4000～ 20000r/目的是為了能夠獲得較高的比功率，而對(duì)電動(dòng)機(jī)的其它性能沒(méi)有特殊要求，可以采用普通的內(nèi)轉(zhuǎn)子高速電動(dòng)機(jī)。減速機(jī)構(gòu)布置在電動(dòng)機(jī)和車(chē)輪之間，起到減速和增矩的作用，從而保證電動(dòng)汽車(chē)在低速時(shí)能夠獲得足夠大的轉(zhuǎn)矩。電機(jī)輸出軸通過(guò)減速機(jī)構(gòu)與車(chē)輪驅(qū)動(dòng)軸連接，使電機(jī)軸承不直接承受車(chē)輪與路面的載荷作用，改善了軸承的工作條件；采用固定速比行星齒輪減速器，使系統(tǒng)具有較大的調(diào)速范圍和輸出轉(zhuǎn)矩 ，充分發(fā)揮驅(qū)動(dòng)電機(jī)的調(diào)速特性，消除了電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和功率受到車(chē)輪尺寸的影響。設(shè)計(jì)中主要應(yīng)考慮解決齒輪的工作噪聲和潤(rùn)滑問(wèn)題，對(duì)電機(jī)及系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)要求更高。 3、輪轂式電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù) （ 1）輪轂電機(jī)及其控制技術(shù) 目前電動(dòng)輪所用的低速外轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)和高速內(nèi)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)都是徑向磁通永磁輪式電機(jī)。高速內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的永磁同步電機(jī)或無(wú)刷直流電機(jī)基本相同。電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速主要受線圈和摩擦損耗以及變速機(jī)構(gòu)承受能力等因素的限制。外轉(zhuǎn)子輪式永磁電機(jī)作為電動(dòng)汽車(chē)直接驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行器，電機(jī)采用表面安裝 鋼的外轉(zhuǎn)子定子多極少槽結(jié)構(gòu)。外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)在車(chē)輪直徑固定的約束條件下，使電樞直徑增加，提高了電機(jī)能力；同時(shí)，外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)使電機(jī)散熱條件惡化，對(duì)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載能力有一定影響。定子采用 8 多極少槽結(jié)構(gòu)，減小體積、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，有利于產(chǎn)生所需的電勢(shì)諧波以提高力能指標(biāo)。永磁轉(zhuǎn)子位置傳感器采用磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器，與電機(jī)本體一體化安裝，結(jié)構(gòu)緊湊。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用軸角變換技術(shù)，使用軸角變換芯片將旋轉(zhuǎn)輸出信號(hào)變換為數(shù)字位置信號(hào)，供相電流指令合成電路產(chǎn)生各相的電流指令；相電流指令與電流負(fù)反饋信號(hào)經(jīng)電流調(diào)節(jié)器 (理，控制 逆變功率電路，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。 輪轂式電動(dòng)汽車(chē)一般有 2 個(gè)或 4 個(gè)輪邊電機(jī)，對(duì)多個(gè)電機(jī)實(shí)行協(xié)調(diào)控制。實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)的關(guān)鍵技術(shù)是驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行控制，其中包括車(chē)輛行駛的穩(wěn)定性控制、轉(zhuǎn)向差速控制、系統(tǒng)動(dòng)力性能優(yōu)化和節(jié)能控制等。在穩(wěn)定性控制中，以牽引控制為主要研究方向，系統(tǒng)的綜合節(jié)能策略在電池技術(shù)沒(méi)有足夠進(jìn)步之前，也相當(dāng)重要。為了更好地對(duì)車(chē)輛進(jìn)行研究和優(yōu)化設(shè)計(jì)，電動(dòng)汽車(chē)的有效數(shù)學(xué)模型和快速有效的系統(tǒng)運(yùn)行控制算法也是當(dāng)今世界各國(guó)的攻關(guān)熱點(diǎn)。 （ 2）能源及能量管理系統(tǒng) 電池是電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力源泉 ，也是制約電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的關(guān)鍵因素。電動(dòng)汽車(chē)電 池的主要性能指標(biāo)是比能量、能量密度、比功率、循環(huán)壽命和成本等。要使電動(dòng)汽車(chē)與燃油汽車(chē)競(jìng)爭(zhēng)，關(guān)鍵要開(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)電池經(jīng)過(guò) 3 代的發(fā)展，已取得了突破的進(jìn)展。第 1 代是鉛酸電池，目前主要是閥控鉛酸電池 (由于其比能量較高、價(jià)格低和放電倍率高，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 多種電池，其比能量和比功率都比鉛酸 電池高，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?，能量轉(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，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。 由于電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)載能量有限，其行駛里程遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到燃油車(chē)的水平，能量管理系統(tǒng)的目的就是最大限度地利用有限的車(chē)載能量，增加行駛里程。智能能量管理系統(tǒng)采集從各個(gè)子系統(tǒng)輸入的傳感器信息，這些傳感器包括車(chē)內(nèi)外氣溫傳感器、充放 電時(shí)電源電流和電壓傳感器、電動(dòng)機(jī)電流和電壓傳感器、速度和加速度傳感器以及車(chē)外環(huán)境和氣候傳感器等。能量管理系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)以下基本功能：優(yōu)化系統(tǒng)的能量分配；預(yù)測(cè)電動(dòng)汽車(chē)電源的剩余能量和繼續(xù)行駛里程；提供最佳的駕駛模式；再生制動(dòng)時(shí)合理地調(diào)整再生能量； 9 自動(dòng)調(diào)整溫度控制方式。智能管理系統(tǒng)如同電動(dòng)汽車(chē)的大腦，同時(shí)具有功能多、靈活性好、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。 4、 結(jié)語(yǔ) 本文介紹了輪轂式電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，說(shuō)明了輪轂式電動(dòng)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向 控制模型及其關(guān)鍵技術(shù)。與傳統(tǒng)電動(dòng)汽車(chē)相比，輪轂式電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)效率、動(dòng)力性 能、續(xù)駛里程等都有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展方向。目前，對(duì)低質(zhì)量、高功率的輪轂電機(jī)的研究仍是熱點(diǎn)。同時(shí)，輪轂式電動(dòng)汽車(chē)轉(zhuǎn)向、驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)時(shí)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的控制是未來(lái)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。