毕业设计（论文）-无人驾驶电动汽车再生制动系统的设计.docx

毕业设计（论文）设计（论文）题目:无人驾驶电动汽车再生制动系统的设计学生姓名二级学院提交日期摘要IIIAbstractIV1绪论1Ll课题研究背景及意义1L2无人驾驶电动汽车的概述1L3课题国内外研究现状2L4本文的研究意义及主要研究内容32.再生制动系统的基本原理42. 1汽车制动系统的结构组成43. 2再生制动系统的工作原理44. 3再生制动系统的设计要求55. 4常见的再生制动方式66. 5本章小结63再生制动力的计算与修正83.1再生制动力的限制因素分析87. 2电动汽车的技术参数93.3制动力分配系数计算103.4电机峰值转矩限制计算133. 5本章小结144制动能量的回收163.1 储能器件的选择164. 2超级电容的基本原理165. 3超级电容的特性176. 4本章小结175再生制动系统的建模与仿真187. 1制动系统的建模185.2 制动零部件主要系统的仿真分析215.3 主动轮和从动轮的仿真分析245.4本章小结266结论与展望27参考文献28致谢29无人驾驶电动汽车再生制动系统的设计摘要汽车经过一百多年的发展历程，现在已经融入到人们生活的方方面面。它扩大了人们的出行范围，提高了人们的生活质量，极大地促进了社会的进步。伴随着汽车的增多，它的弊端也随之出现，例如：交通拥堵、环境污染等。在全世界范围内，已经出现了好几次重大的污染事件，汽车排放也是罪魁祸首之一。由于电动汽车具有零排放、低污染等优点，已受到人们的重视。本文主要的研究目地，是根据已有理论知识，设计出一套再生制动系统，通过在前轴上添加一齿轮，并将该齿轮与电机上的齿轮啮合，通过制动时汽车的惯性带动电机产生电能回收能量。整个再生制动系统的设计包含机械与电路两部分，本文侧重于机械部分重要零部件的分析及计算。通过对现有的电动汽车相关参数进行分析，计算出制动力分配系数、电机转矩等重要数据，并根据这些数据进行仿真分析，分析仿真结果，验证设计的可行性，并对其中出现的的问题加以分析解决。关键词：电动汽车；再生制动：能量回收AbStraCtThedesignoftheunmannedelectricvehicleregenerativebrakingsystemAbstractAfteronehundredyearsofdevelopment,carhasnowbeenintegratedintoallaspectsofpeople'slife.Itenlargedthescopeofpeople'stravel,improvepeople'squalityoflifeandgreatlypromotedtheprogressofthesociety.Withtheincreasingofthecar,itsdisadvantagesarealsoemerged,trafficcongestion,environmentalpollution,etc.therehavebeenseveralmajorpollutionincidentalltheworld,emissionsfromcarsisalsooneoftheculprit.Duetoithastheadvantagesofzeroemissions,lowpollution,theelectriccarhasreceivedpeople'sattention.Thepurposeofthispaperisbasedonexistingtheoryknowledge,designasetofregenerativebrakingsystem,Byaddingtheoneonthefrontaxlegearandthegearonthemotorgearmesh,byinertiadrivenmotortogenerateelectricitywhenbrakingenergyrecycling.Thewholedesignofregenerativebrakingsystemincludesmechanicalandcircuittwoparts,thispaperfocusesontheimportantpartsofmechanicalpartofanalysisandcalculation.Throughtheanalysisoftheexistingelectricvehiclerelatedparameterscalculation,calculatethebrakingforcedistributioncoefficient,motortorqueandotherdata,andcarriesonthesimulationanalysisbasedonthesedata,theanalysisofsimulationresults,thefeasibilityofthedesignareverified,andtheanalysisoftheproblemsofsolution.Keywords:electricvehicle；regenerativebraking；energyrecovery1 .绪论Ll课题研究背景及意义从1886年本茨发明了第一辆三轮汽车，到如今已有130年的历史，在这过程中汽车产业有了长足的发展，从最初的三轮简陋的汽车，到如今功能齐全速度飞快地四轮汽车，汽车这一对促进社会进步起到非常重要作用的工具也在人们的不断努力下得以完善。如今汽车已经与人类的生活密不可分。它极大地扩展了人们的出行范围，为货物的运输提供了极大的便利。虽然汽车对人类的进步作用巨大，但我们并不能只看到它的好处而无视它带来的危害。最近十几年，伴随着世界汽车保有量的增加，作为汽车能源的石油等资源不可避免的被大量消耗，据预测，世界各地的石油等资源只够再挖掘50多年。有数据显示，现今全世界每天石油的消耗量大约在4000万桶左右，其中大约30%50%是被用来进行货物的流通，而作为主要交通工具的汽车消耗的石油大约占交通运输消耗总量的70%80%o汽车不仅仅是消耗大量石油资源，还会产生大量的有害物质，影响人类的健康以及动植物的生长。目前，绝大多数的汽车都是靠燃烧汽油或者柴油来工作的,在理想情况下，汽车发动机能够充分利用汽油的话，就只有二氧化碳和水会被排放到大气中去，这些二氧化碳会被自然界中的植物吸收。但是随着交通运输量的增加，汽车的使用量急剧上升，汽车排放的二氧化碳量已经超过的环境能净化的上限，大量的二氧化碳累积起来，就会产生温室效应。而实际并不如想象的那么美好，汽油在内燃机内燃烧不充分，就会有大量的没有完全燃烧的碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物等物质产生，这些气体成分对人体是有害的。我国作为发展中国家，片面的追求经济发展而容易忽视对环境进行保护，所以我国的环境污染问题相当严重。人们逐渐重视汽车所造成的负面影响，世界各国都在制定有关的法律法规。当下，为寻求更好的发展，促进汽车的节能、环保和安全等性能已经成为焦点。在汽车行业，促进节能、环保主要有两大途径:一是降低油耗并且限制有害物的排放;另一方法是开发使用新能源汽车如：燃料电池电动汽车、纯电动汽车等。目前,经过多年的发展内燃机技术己经走到顶点，想要再做重大突破已然不现实,所以各国汽车行业将新能源汽车的研发作为主要的研究方向。相较于传统燃油汽车，新能源汽车在尾气的排放、能量的来源、总能量利用率、高功率运行工况以及未来的应用前景等方面都有优势。1.2无人驾驶电动汽车的概述电动汽车属于电动车辆，是指那些靠汽车所携带的储能器件上储存的能量来驱动的一类汽车。电动汽车在性能上基本与内燃机保持一致，只是驱动方式和动力线路与内燃机不同，且具有电动车辆的基本特征。电动汽车通常分为三类：纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车。研发电动汽车的目的只是改善日益严峻的能源压力以及环境污染，所以电动汽车与内燃机相比，只有有关动力系统方面的进排气系统、燃料供给系统、传动系统、启动系统和冷却系统有所不同，其它的汽车中的系统包括造型、车身、底盘等都与内燃机大同小异。目前由于电动汽车处于研发、示范阶段，个人想法不同，设计的结构形式也就五花八门，但总体来说，电动汽车一般包括电源供给系统、驱动系统、管理系统等系统。电动汽车的显著优点如下：1、污染少；2、可使用多种能源；3、效率高；4、噪声低；5、更利于智能化。现在，发展电动汽车已成为减轻环境污染的行之有效的途径之一，同时，随着社会的进步，各种高新技术蓬勃发展，为电动汽车的研发及完善提供了有利条件。L3课题国内外研究现状1.3.1 国外再生制动技术研究现状从二十多年前，国外就已经关注并研究再生制动系统的有关技术，经过长时间研究，在这块全新的领域已经获得了成功，他们的有关技术已经相当成熟，并且部分已经运用于实车之上。在1997年，日本丰田汽车公司研发出一款名为PriUS的混合动力轿车，该车在当时就已经配备了再生制动系统，这是再生制动系统在实车上的首次运用。该系统包含两种制动方式，即再生制动与传统摩擦制动。它通过调节再生、摩擦制动的比例，来控制再生制动力与摩擦制动力的大小。本田汽车紧跟着丰田的脚步，在1999年研发出自己的混合动力汽车Insighto在这款车上双制动力分配系数更加的合理，这就使得再生制动的控制向精确化与速度化发展，不仅使汽车的制动过程更加安全舒适，同时它还增加了制动能量的回收效率。国外的各个汽车企业研发机构都在研究再生制动系统这一技术，同时，受到他们的影响，国外的大学也将这一课题作为热门课题加以研究。由于国外较早的就开始对再生制动系统进行研究，所以目前在再生制动这个领域里己取得了较多成果，并且已经能够将再生制动系统运用于特定的量产车型之上。1.3.2 国内再生制动系统研究现状我国受到经济发展与技术水平的限制，所以对于再生制动这个领域的研究起步比较晚，目前国内对于再生制动这方面的研究仍处于起步阶段，虽然在理论研究等方面已经有所突破，但距离实用仍需要很长时间。重庆大学的谭强俊搭建了再生制动系统硬件环仿真试验平台，并对制动系统进行控制参数的在线整定与性能实验，为混合动力轿车再生制动系统的完善和优化提供研究基础。江苏大学的陈庆樟、何仁、商高高等通过模块化、分层控制等方法设计出一套环仿真试验台，该试验台在研究制动稳定性、能量回收率、制动踏板稳定性、等方面具有显著的效果，同时他们将各个部分通过CAN总线进行连接，使试验台具有较好的可控性与线控制动试验系统扩展性。江苏大学的隋妮、王广萍等以电动汽车上的轮毂电机为研究对象，通过对于轮毂电机的研究，设计出了直流无刷电机再生制动试验台，并将在该试验台上采集的数据与仿真结果进行对比分析，验证了再生制动试验台的可行性和控制策略的合理性。从以上例子能看出，再生制动系统技术在我国仍属于新技术，我们对它的研究较少，大多都是仿真分析等理论性的研究，应用于实车上技术的较少，还需要继续深入研究。1.4本文的研究意义及主要研究内容由于目前还没有发明出小体积大能量且价格便宜的储能器件，电动汽车的动力来源问题没办法从根本上解决，所以现在电动汽车不能像传统内燃机一样长时间长距离的使用是限制电动汽车发展的最大难题。既然开源我们没办法解决，那就从节流入手，而采用再生制动系统，能够回收部分本应被浪费的制动能量，虽然没办法增加储能系统的能量上限，但会使电动汽车使用的总能量增加，这就能够在一定程度上增加它的的续驶里程，所以研究再生制动系统对于电动汽车的发展具有重大意义。本课题的