毕业设计答辩-面向对象的汽车模型体系框架及性能计算.pptx

延时文字,面向对象的汽车模型体系框架及性能计算,机械工程系车辆工程学号：1301034223,答辩人：姚宏越导师：杨世文教授,SUMMARY,主目录,CONTENTS,课题背景及内容,研究思路及过程,总结,致谢,THEBACKGROUNDOFTHESUBJECTANDCONTENT,THERESEARCHMENTALITYANDTHEPROCESS,ACKNOWLEGEMENT,延时符,课题背景及内容,第一部分,课题背景,研究综述,THEBACKGROUND,RESEARCHREVIEW,研究意义,THESIGNIFICANCE,随着科技和经济快速的发展，汽车产品已成为现代文明的重要标志之一，汽车产业也发展成为许多国家的支柱产业，汽车也越来越多地走进平常百姓家，世界汽车保有量呈现逐年递增的趋势。我国已经从2009年开始连续两年超越美国成为全球第一大汽车产销国。伴随着我国汽车产业的快速增长和能源消耗的不断增加，汽车尾气排放已不容忽视。汽车在给人们带来便利的同时也造成了能源的紧缺、环境的污染、严重的交通事故等一系列全球性的问题。目前，汽车尾气排放已逐渐成为各城市大气污染的主要因素之一。除此之外，能够造成温室效应的二氧化碳排放中，有25%来自于汽车，我国的二氧化碳排放已居全球第二位。汽车尾气对环境造成的污染日益严重，已经是大气环境最突出、最紧迫的问题之一。发展新能源汽车包括混合动力汽车（HEV）、纯电动汽车（PEV）以及燃料电池汽车（FCEV）是实现我国能源安全和环境保护以及中国汽车工业健康可持续发展的必然趋势。,行业大背景,选题背景,RESEARCHIDEAS,研究意义,纯电动汽车以车载二次电源作为储能方式，以电动机为动力装置驱动车辆行驶，相比混合动力汽车而言，具有零排放、低噪声且结构简单等特点，而相比燃料电池则在当前更具产业化的基础，因此而受到了世界各国政府及汽车企业的广泛关注。目前纯电动汽车的产业化已成为各汽车企业的重要目标，同时这也对提高纯电动汽车整车技术和性能水平提出了更为急切的需求。,研究意义,THESIGNIFICANCE,国内外相关研究,RELATEDREAEARCH,延时符,美国与世界上其他国家相比，生产汽车最早，也是全世界对污染限制最严格的国家，同时也是研发电动汽车最早的国家之一。1976年，美国政府通过制定相关的法令条例，督促美国能源部设定相关规则，大力发展纯电动汽车的技术并投入巨大的财力以此来推动纯电动汽车的研发，并保证纯电动汽车产业的健康展,国外现状,日本一直将坚持确保能源安全及提高产业竞争力作为其双重战略，以此来引导新能源汽车产业的发展并能够高度重视技术创新。到目前为止，日本已成为世界上电动汽车行业发展最为迅速和成熟的国家。欧洲许多国家，如法国、英国也开始加速研发电动汽车并且注重推广限定使用区域的电动汽车，逐步扩大电动汽车的使用范围。,国内外相关研究,RELATEDRESEARCH,延时符,国内研究一：,二十世纪60年代我国开始研究电动汽车，并且在1980年以后得到了迅速发展。中国电动汽车虽然较欧美国家发展的晚，但国家为了维护能源安全、改善大气环境并且提高汽车工业竞争力、实现我国汽车工业的跨越式发展，逐渐形成了以整车开发为主导，关键零部件和相关材料紧密结合，基础设施协调发展，政策法规技术标准与评估技术同步展开的电动汽车产业化发展方针，这在极大程度上促进了我国电动汽车产业化的健康快速发展。,国内研究二：,经过多年的技术攻关和研究开发，我国的纯电动汽车产业在研究原理与技术水平方面有了很大的提高，并逐步缩小了和世界纯电动汽车的先进技术差距，甚至在纯电动汽车的某些技术领域做到了世界领先的地步。当前，我国鼓励汽车产业优先发展纯电动汽车，在纯电动汽车领域投入很大的人力物力来推动纯电动汽车技术的发展，根据纯电动汽车的设计与原理，针对纯电动汽车的特点，特别是整车的经济性能水平以及使用的便利性等来极大地提高纯电动汽车的发展。,研究综述,RESEARCHREVIEW,延时符,基本了解纯电动汽车的发展概况，查询并学习纯电动汽车的结构与原理，对纯电动汽车的设计流程进行熟悉。,1,2,3,4,结合纯电动汽车的结构与运动力学，对纯电动汽车的动力系统的参数进行选择与匹配。掌握动力系统中电池组与电机等动力系统与整车性能的关系，并利用软件建立整车仿真模型，对动力系统进行分析。,通过分析纯电动汽车整车控制系统，完成对纯电动汽车整车控制性能的了解，得到纯电动汽车整车控制的目标，并分析纯电动汽车控制软件结构模式。,以整车降重为主要目标，分析动力电池参数的匹配情况，在满足纯电动汽车的动力性要求下，实现整车降重。,研究思路及过程,第三部分,研究思路,研究过程,RESEARCHIDEAS,RESEARCHPROCESS,研究思路,RESEARCHIDEAS,TITLE,TITLE,TITLE,TITLE,纯电动汽车结构及介绍,整车控制系统软件结构分析,基于整备质量最小的动力电池匹配优化,动力系统参数匹配,延时符,研究过程RESEARCHPROCESS,延时符,结构及原理,纯电动汽车的结构组成主要为电力驱动控制系统、机械传动辅助系统、车身、底盘四大部分。众所周知，在纯电动汽车的四大组成部分中，区别于内燃机汽车的最大不同之处，电力驱动控制系统作为纯电动汽车的唯一核心，是纯电动汽车的动力源输出。电力驱动控制系统主要由电源、驱动电动机及其控制系统、辅助控制系统等组成，纯电动汽车的结构框架如图所示。,整车结构框架,一、纯电动汽车结构及介绍,研究过程,延时符,纯电动汽车的设计主要在于纯电动汽车的结构方案设计，结构方案设计的确定不仅可以结合传统内燃机汽车的结构设计，而且考虑到纯电动汽车的动力总成类型，结合汽车设计理论，通过电源能量控制策略与动力系统总成，设计出所需要的纯电动汽车结构类型。纯电动汽车的设计需要参考设计结构的各项性能指标，利用纯电动汽车结构的尺寸参数，制定合适的电动汽车结构方案选型，达到纯电动汽车的整体设计。纯电动汽车的整车原理图如图所示。,结构设计,原理图,研究过程RESEARCHPROCESS,研究过程,RESEARCHPROCESS,延时符,二、动力系统参数匹配,1、电池参数设计和选型,电动汽车的关键是电池的选择和布置。纯电动汽车要求动力电池具有较高的能量密度，使用寿命长、成本低，能够实现批量化生产。铅酸电池是目前最为成熟的动力电池，其制造成本低、比功率大、性能稳定，但是能量不足，难以满足汽车续驶里程要求，使用寿命也比较短。镍镉电池充电快、寿命长，但是其成本较高，容易造成重金属对环境的污染。锂电池包括锂离子电池、锂熔盐电池等，其特点是比能量高，寿命长。本文选用锂离子电池。具体的电池参数如表所示。,电池参数,研究过程,RESEARCHPROCESS,延时符,2、电机参数设计和选型,纯电动汽车利用驱动电机将电池传输过来的电能转化为汽车运行所需的机械能。驱动电机是驱动系统的核心部件，其性能的好坏直接限制了整车性能可能达到的极限。车用驱动电机类型主要有直流电机、感应电机、永磁同步电机和开关磁阻电机。直流电机具有结构简单、控制方便灵活等优点，最早的电动汽车采用直流电机作为驱动系统的核心部件，目前直流电机仍然应用于城市无轨电车和大型客车上，但是与交流电机相比，直流电机在转速、功率密度和使用寿命等很多方面都存在明显的不足。感应电机也叫异步电机，感应电机结构比较简单、体积小、可调范围宽，但控制系统比较复杂、成本高，而且必须经过逆变器将动力电池输出的直流电转换为交流电后才可用。永磁同步电机控制方式使主要控制定子绕组的电流。永磁同步电机的转子材料是永久磁铁，质量小、功率密度大、响应更加迅速，但成本较高。开关磁阻电机主要特点是结构简单、可靠性好、调速范围宽，但是其输出转矩性能不稳定，在技术上海是不是太成熟。本文选用的是永磁同步电机。,研究过程,RESEARCHPROCESS,延时符,三、整车仿真模型建立和分析,整车仿真模型图,研究过程,RESEARHPROCESS,延时符,满载爬坡能力曲线图,满载爬坡电机输出最大功率曲线图,动力性能仿真结果,研究过程,RESEARCHPROCESS,延时符,四、整车控制系统软件结构分析,结合纯电动汽车的结构和技术特点，得出了整车控制的目标；根据整车对动力性和经济性的双重需求，得出了整车控制软件结构模式，包括动力模式和经济模式，针对电机温度过高和电池电量过低等异常现象设置了跛行模式。,整车控制软件结构图,研究过程,RESEARCHPROCESS,延时符,五、基于整备质量最小的动力电池匹配优化,1、电池容量及质量计算,经过计算可得在基速为2500rpm时电池质量相对较小，本着参数匹配稍大于理论计算值的原则，确定以3000rpm为基速，电池容量取整为55Ah。,最大功率需求下电池容量及质量随基速变化关系图,研究过程,RESEARCHPROCESS,延时符,2、匹配优化结果对比分析,基于整车降重的设计要求，通过质量最小整定，实现了满足动力性要求的前提下，降低整车整备质量匹配优化，获得了27.31kg的整车降重效果。,总结,第三部分,总结,SUMMARY,延时符,论文针纯电动汽车整车性能的关键技术进行了对纯电动汽车设计的分析、整车控制系统与动力控制系统的优化等研究工作。主要完成的工作包括：（1）首先对纯电动汽车的发展概况进行了基本了解，查询并学习了纯电动汽车的结构与原理，对纯电动汽车的设计流程进行了熟悉。（2）结合纯电动汽车的结构与运动力学，对纯电动汽车的动力系统的参数进行了选择与匹配。掌握动力系统中电池组与电机等动力系统与整车性能的关系，并利用软件建立整车仿真模型，有助于下一步研究的进行。（3）通过对纯电动汽车整车控制系统的分析，完成对纯电动汽车整车控制性能的了解，得到纯电动汽车整车控制的目标，分析了整车控制软件结构模式。（4）以整车降重为主要目标，分析动力电池参数的匹配情况，在满足纯电动汽车的动力性要求下，实现整车降重27.31kg的目