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摘要
混合动力自行车是自行车家族中的一个重要成员。美国通用公司和克莱斯勒公司前总裁现都潜心于研究混合动力自行车及其电池,德国的奔驰公司和日本的本田、铃木、雅玛哈等世界知名的汽车、摩托车公司和松下(松下和丰田合作搞电动汽车)、三洋等世界知名企业都在投入巨资研发混合动力自行车的基础上,现已进入产业化阶段。由此可见混合动力自行车的发展前景。
本文首先系统的对混合动力自行车的运行状态进行了分析,分别对混合动力自行车的运行阻力、惯性力、再生制动力以及所需要的牵引力进行了计算。根据所需要的牵引力,在本设计中也对无刷直流电动机和电池进行了选型计算。然后本文还对混合动力自行车在费电驱动情况下,飞轮变速机构进行设计。
关键词:混合动力自行车;电机控制;永磁无刷直流轮毂电机 ;飞轮
Abstract
The mixed power bicycle is an important member of the family of bicycle. The United States General Company and former president of Chrysler Corporation are concentrated on the study of hybrid electric bicycle and its battery, the German Benz Corp and Japan's Honda, Yamaha Suzuki, such as the world famous automobile, motorcycle company and Panasonic (Panasonic and Toyota cooperation make electric cars), Sanyo and other world famous enterprises in the foundation invested heavily in research and development of hybrid bicycle, has now entered the stage of industrialization. The development prospects of this hybrid bicycle.
In this paper, the hybrid bike running state first system are analyzed, respectively, running resistance of hybrid bicycle inertia force, braking force and traction force required to calculate the. According to the traction force, in this design has also carried on the selection calculation of Brushless DC motor and battery. Then the hybrid bicycle driving in electricity situation, to design the flywheel transmission mechanism.
Keywords: hybrid bike; motor control; permanent magnet brushless DC wheel hub motor; flywheel
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目 录
摘要I
AbstractII
第一章 绪论1
1.1 国内外研究现状和发展趋势1
1.1.1国内发展趋势1
1.1.2国外发展趋势1
1.2 研究意义2
1.3 设计任务3
第二章 混合动力自行车动力性能分析4
2.1 电动车运行方程4
2.2 混合动力自行车的行驶力学5
2.2.1 车辆模型5
2.2.2 电动车阻力计算6
2.2.3 空气阻力7
2.2.4 电动车惯性力的计算7
2.2.5 电动车的牵引力计算8
2.3 混合动力自行车的动力性能9
2.3.1 自行车基本参数介绍10
2.4 制动系统10
2.4.1 混合动力自行车刹车分类10
2.4.2 制动力的分析与求解11
2.4.3 手动制动器的设计12
2.5 蓄电池的种类和结构13
2.6 动力传动系统设计14
2.6.1 驱动方式对两轮电动车性能的影响14
2.6.2 混合动力自行车驱动系统的构成15
2.6.3 无刷直流电动机驱动系统16
第三章 混合动力自行车的运行控制17
3.1 电动机的选择17
3.1.1 直流电动机的特点17
3.1.2 电动机容量选择的原则18
3.1.3 电动机的发热与冷却18
3.1.4 选择步骤:19
3.1.5 无刷直流电动轮毂的选型计算19
3.1.6 混合动力自行车的续行距离20
3.2 无刷电动机的调速控制系统21
3.2.1 直流电动机的机械特性21
3.2.2 脉宽调制(PWM)22
3.2.3 传感器22
3.3 电动车控制系统设计23
3.3.1 控制系统的组成23
3.3.2 控制系统设计方案23
第四章 混合动力自行车的能量回收27
4.1 制动模式与能量的分析27
4.2 能量回馈的控制策略28
4.3 混合动力自行车能量的消耗评价方法28
4.3.1 能量流分配关系及能量测量29
4.3.2 能耗影响因素分析29
4.4 制动效能及制动能量回收的约束条件29
4.4.1 自行车的制动效能29
4.5 制动能量回收控制算法30
4.5.1 制动能量回收的约束条件30
4.6 永磁无刷直流电机相关性能及其能量回馈制动原理31
4.6.1 永磁无刷直流电机及其基本工作原理31
4.6.2 直流电动机的制动方式32
4.6.3 永磁无刷直流电机能量回馈制动原理34
第五章 变速装置的设计39
5.1 变速装置工作原理39
5.2变速装置设计39
5.2.1设计条件39
5.2.2链轮的高速齿片(48齿)和飞轮(28齿)的设计参数41
结论42
致谢43
参考文献44
第一章 绪论
1.1 国内外研究现状和发展趋势
混合动力自行车是自行车家族中的一个重要成员。美国通用公司和克莱斯勒公司前总裁现都潜心于研究混合动力自行车及其电池,德国的奔驰公司和日本的本田、铃木、雅玛哈等世界知名的汽车、摩托车公司和松下(松下和丰田合作搞电动汽车)、三洋等世界知名企业都在投入巨资研发混合动力自行车的基础上,现已进入产业化阶段。由此可见混合动力自行车的发展前景。
我国混合动力自行车车的研究相比欧美国家起步较晚。直到上个世纪90年代中期,我国才掀起开发研究的高潮,虽然我国混合动力自行车研究起步晚,但从技术的角度,我们并不落后于世界。我国混合动力自行车产业基本保持与世界同步发展[1]。
混合动力自行车核心技术包括三个方面:电机与传动、控制器与控制技术、电池等,涉及电气、电力电子、控制、机械等多学科。本论文研究的是驱动装置的方案设定,故重点介绍电机与传动方面的研究成果。
1.1.1国内发展趋势
目前我国混合动力自行车所使用的电机一般为直流电机,它具有体积小,效率高,调速性能优良等特点。直流电机有可分为有刷直流电机和无刷直流电机。有刷直流电机内部有碳刷和换向器,它应用技术成熟,高速范围宽,构成的控制系统简单,成本相对较低,过载能点强,因为通过机械换向,故不需要位置传感器。无刷直流电机内部没有电刷(碳刷)和换向器,其转子一般由永磁体构成,这样构成的永磁无刷直流电机因其转子没有励磁损耗,效率较高,得到了广泛的应用。但无刷直流电机也有一定的缺点就是由于控制系统相对较为复杂,所以成本相对较高。不过随着永磁无刷直流电机的性价比不断提高,其应用将日趋广泛。
在传动技术方面,主要有一下几种:
摩带式传动:摩带头易磨损打滑,效率不高.
中置式传动:将电机和减速机构放置于中轴位置,国内使用较少。
侧挂式传动:属于轴传动范围,具有轴传动的优点。
轮榖式传动:传动效率高,造型精巧,应用越来越广泛。




