毕业设计主题内容

青岛宾雪海毕沅羽烈王介绍100多年来，汽车工业一直被视为发达国家的经济指标，对国家实力的增长起着极其重要的作用。然而，传统汽车工业的发展一直伴随着石油消费和空气污染的双重危机。当前，全球能源和环境体系面临巨大挑战。作为石油和二氧化碳的主要消费者，汽车需要经历革命性的变化。新能源汽车的发展已经在世界范围内达成共识。欧洲、美国和日本都将新能源汽车视为战略制高点。国家投资加强工业发展。与国外相比，中国传统汽车行业仍然相对落后。然而，就新能源汽车而言，美国与发达国家之间的差距并不大。我们有机会在新能源汽车领域与西方发达国家进行平衡的创新。环境污染是当今社会的热点话题，发展新能源汽车是必然趋势。然而，有许多绿色新能源汽车技术。绿色新能源汽车的发展方向是什么？以此为出发点，本课题重点分析了当前几种主要的电动汽车技术及其优缺点。结合近年来各大汽车公司推出的各种电动汽车实例，得出驱动电机将呈现多元化发展的结论。混合动力汽车将在市场上领先；燃料电池汽车将成为21世纪世界主要汽车公司激烈竞争的焦点。因此，电动汽车将是未来发展的趋势。文本1.新能源汽车概述1.1新能源汽车的定义根据我国汽车产业发展政策的相关规定，2007年，国家发展和改革委员会制定了新能源汽车生产准入管理规则和新能源汽车生产准入规则，对新能源汽车进行了明确定义：新能源汽车是指使用非常规汽车燃料作为动力源(或使用常规汽车燃料和使用新型车载动力装置)，并在汽车动力控制和驱动方面集成先进技术和新结构的汽车。1.2发展新能源汽车的必要性能源短缺世界能源包括石油、天然气、煤炭和核能。据预测，世界已探明石油储量为12，070亿桶，可开采40.6年。天然气已探明储量为179.83万亿立方米，可开采65.1年。中国是一个能源短缺的国家，但却是一个能源消耗大国。根据目前的能源开发速度，各种能源可以供应的年数是石油11.3年，天然气27.2年，煤45年。中国能源资源见表1-1:表1-1能源资源状况活力总能量/1亿吨标准煤原煤/百万吨原油/百万吨天然气/十亿立方米水能/千兆瓦时剩余储量1391.91145.032.713668.912600.0结构10058.83.41.336.5世界总计13832.99842.11402.8. 073053.0中国的比例10.111.62.30.917.2环境污染燃油汽车在行驶过程中会产生大量的有害气体，不仅污染环境，还会极大地影响人体健康。燃料汽车排放的污染物主要包括以下几种。(1)碳氢化合物。它能刺激结膜，引起流泪，引起红眼病，同时能刺激鼻、咽、喉和器官中脂肪的不均匀积累，并能引起急性喘息。光化学烟雾还会损害植物，降低大气能见度，损害橡胶产品和其他危害。二氧化硫。二氧化硫是一种无色气体，具有强烈的刺激性气味，容易溶解在人体血液和其他粘性液体中。大气中的二氧化硫可导致户籍炎症、支气管炎、肺气肿、结膜炎症等。同时，它还会降低青少年的免疫力和抗病能力。二氧化硫在氧化剂和光的作用下会产生硫酸盐气溶胶。硫酸盐气溶胶会使人生病并增加病人的死亡率。(3)臭氧。臭氧对人体器官和肺部有害，对心脏、肝脏和其他器官有不良影响。臭氧浓度过高会危及人体健康。1.2.3气候变暖大量的能源消耗带来了温室气体排放的问题。二氧化碳已经是世界上最重要的温室气体和气候变化的主要原因，它主要来自石化燃料的燃烧。根据世界上许多科学预测，人类将在未来50-100年内完全进入一个变暖的世界。由于人类活动的影响，大气中温室气体和硫化物气溶胶的含量将增长过快，未来100年全球平均地表温度将上升1.4-5.8摄氏度，但2050年将上升2.2摄氏度。越来越多的证据证明，人类活动是气候变暖的主要原因，而气体变暖是由于大气中积累了大量的温室气体，其中主要成分是二氧化碳。气候变化加剧，交通领域的二氧化碳成为关注的焦点。根据国际能源机构的估计，汽车排放的二氧化碳总量将从1990年的29亿吨增加到2020年的60亿吨。然而，中国的二氧化碳排放量仅次于美国。下图显示了世界主要国家二氧化碳排放的比例。图1-1世界主要国家二氧化碳排放比例1.3开发新能源汽车的意义众所周知，汽车工业是一个综合性的行业，反映了一个国家的综合工业水平。从历史上看，从工业化中期到工业化和现代化的最终完成，没有哪个大国或强国不依靠汽车工业的快速发展来完成这一过程和历史使命。汽车工业在国家经济增长和社会进步中的重要作用可以体现在创造巨大的国民生产总值、推动运输、军事和其他相关产业的发展、促进新技术的发展、创造出口和外汇储备、增加就业和财政收入等方面。然而，从发展汽车工业的目的来看，汽车工业的发展不在于汽车工业本身，而在于不断提高人类的生活水平和促进社会进步。更重要的是，只有建立强大的汽车工业体系，一个国家才能成为强国。1.4新能源汽车的分类新能源汽车包括多种多样的汽车，大致可分为电动汽车、燃气汽车、双燃料汽车和双燃料汽车。1.4.1燃气车辆定义：燃气汽车是指使用液化石油气、天然气或天然气作为燃料的汽车。工作原理：根据汽车使用的可燃气体的不同形式，可分为三种类型：压缩天然气(CNG)，其主要成分是甲烷；LND(液化天然气)，甲烷被深度冷冻和液化；液化石油气是丙烷和丁烷的混合物。1.4.2双燃料车辆两用燃料车辆是指具有两个相对独立的供应系统的车辆，一个用于天然气或液化石油气，另一个用于天然气或液化石油气以外的燃料。这两种燃料供应系统可以分别但不能共同向气缸供应燃料，如汽油压缩天然气两用燃料汽车和汽油液化石油气两用燃料汽车。1.4.3双燃料车辆双燃料车辆是指具有两套燃料供应系统的车辆，一套用于天然气或液化石油气，另一套用于天然气或液化石油气以外的燃料。两组燃料供应系统根据预定比率向气缸供应燃料。在气缸中混合燃料的车辆，如柴油压缩天然气双燃料车辆和柴油液化石油气双燃料车辆等。此外，还有太阳能、原子能和其他形式的能源驱动的汽车。根据燃料来源，新能源汽车可分为以下五类：(1)基于传统石油燃料的节能环保汽车，如先进的柴油车和混合动力车；(2)基于天然气和石油相关产品的燃料车辆；(3)基于真实燃料化学的替代燃料车辆，如煤制油车辆；(4)生物燃料车辆，包括燃料乙醇和生物柴油车辆；(5)燃料电池汽车和纯电动汽车。1.4.4电动车辆电动车辆的定义：电动汽车是指由电能驱动的车辆。通常，高效可充电电池或燃料电池被用作电源。电动汽车不需要内燃机，因此，电动汽车的电动机相当于传统汽车的发动机，蓄电池相当于原来的邮箱。由于电能是一种二次能源，可以来自风能、水能、核能、热能、太阳能等多种途径，是一种非常有前途的能源汽车，属于零排放汽车。电动汽车的优势它不排放污染大气的有害气体。即使电力消耗是发电厂的排放，除了硫和微粒之外的其他污染物也显著减少。由于大多数发电厂建在远离人口密集城市的地方，对人类的危害较小，而且发电厂是固定的，因此通过集中排放可以更容易地消除各种有害排放，相关技术也是可用的。由于电力可以从多种主要能源中获得，如煤、核能和水力，人们不再担心石油资源的逐渐枯竭。电动汽车还可以利用夜间低功耗时的剩余电量进行充电，使发电设备能够日夜充分利用，大大提高其经济效益。2.电动汽车研究2.1纯电动汽车纯电动汽车是以电池为储能单元，以电机为驱动系统的汽车。一般来说，容量型动力电池能够满足使用要求。纯电动汽车结构相对简单，生产技术相对成熟。它们的缺点是充电速度慢和连续里程。因此，适合行驶路线和条件相对固定的车辆长时间充电。2.1.1纯电动汽车的组成原理纯电动汽车主要由电动驱动系统、供电系统和辅助系统组成。纯电动汽车的组成如图2-1所示。图2-1典型电动汽车组成框图汽车行驶时，蓄电池输出的电能通过控制器驱动电机运行，电机输出的扭矩通过传动系统驱动车轮前后移动。电动汽车的连续里程与电池容量有关，电池容量受多种因素限制。为了增加一次充电的里程，必须尽可能节省电池容量。1.传动系统电力驱动系统主要包括电子控制器、功率转换器、电动机、机械传动装置和车轮等。其功能是将蓄电池中储存的电能有效地转化为车轮的动能，当汽车减速刹车时，能将车轮的动能转化为电能冲进蓄电池。2.电源系统：供电系统主要包括电源、能源管理和充电器等。其功能是为电机提供驱动电源，监控电源的使用情况，并控制充电器给蓄电池充电。纯电动汽车的能源管理不同于混合动力汽车。纯电动汽车主要指电池管理系统。其主要功能是进行实时监控、充放电、巡检、温度监控等。电池和整个电动车组。3.辅助系统：辅助系统包括辅助电源、空调、动力转向系统、导航系统、刮水器、收音机、照明和除霜装置等。除了电源，其他辅助系统根据车辆类型而有所不同。2.1.2纯电动汽车的特性1.无污染、无噪音：电动汽车没有内燃机产生的废气，不产生废气污染，非常有利于环境保护和空气净化，有“零污染”的美称。电动汽车没有内燃机产生的噪音，电动机的噪音比内燃机小。然而，电动汽车的使用并不是绝对无污染的，例如，使用铅酸电池作为电源，在制造和使用过程中必须接触铅，充电过程中产生的酸性气体会造成一定的污染。电池充电所用的电力会产生二氧化碳、二氧化硫、du对电动汽车的研究表明，它们的能效已经超过了汽油动力汽车，特别是在城市地区，那里的汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车更适合。电动汽车停车时不消耗电能。制动时，电机可自动转换成发电机，实现制动加速时的能量再利用。3.结构简单，使用维护方便；与内燃机相比，电动汽车结构更简单，运行和传动部件更少，维护工作量更少。当使用交流感应电机时，电机不需要维护。更重要的是，电动汽车应该易于控制。2.1.3纯电动汽车的关键技术1.电机和控制技术：电动汽车驱动电机属于特种电机，是电动汽车的关键部件。为了使电动车辆具有良好的性能，驱动电机应该具有宽的速度范围和极高的速度、足够的起动转矩、小的体积、轻的重量、高效率和小型化。2.电池和管理技术：经过三代人的发展，电动车电池取得了突破性进展。第一代是铅酸电池，由于其高比能量、低价格和高放电率，它是目前唯一可以大量生产的电动汽车电池。第二代是碱性电池，它比铅酸电池具有更高的能量和功率，从而大大提高了电动汽车的功率和行驶里程，但它的价格比铅酸电池高。只有便宜的材料才能使用，电动汽车用锂离子电池将会有很大的发展。目前，关键是降低批量生产成本，提高电池的可靠性、一致性和寿命。第三代电池主要由燃料电池组成。燃料电池具有改进的能量转换效率、比能量和比功率，并且可以控制反应过程。能量转换过程可以继续。因此，它们是汽车的理想电池。3.车辆控制技术：新型纯电动汽车控制系统是两条总线的网格结构，即驱动系统的高速CAN总线和车身系统的低速总线。高速CAN总线的每个节点都是每个子系统的电子控制单元。低速公交根据物理位置设置节点，基本原则是空间引导的区域自治。4.整车轻量化技术：(1)整车轻量化一直是汽车技术的重要研究内容。由于纯电动汽车不知道电池组，整车重量增加更多，重量轻的问题更加突出。然而，可以采取以下措施来降低汽车的质量。(2)通过对整车实际工况和要求的分析，在整车优化的基础上，合理选择电池和电机的参数，包括电池、电压、容量、驱动电机的功率、转速和扭矩以及整车性能。2.2燃料电池电动车辆使用燃料电池作为动力源的电动汽车被称为燃料电池电动汽车(FCEV)。FCEV通常使用质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为车载能源。2.2.1燃料电池电动车辆的类型1.纯燃料电池驱动的FCEV纯燃料电池电动汽车只有一个电源，汽车的所有动力负载都由燃料电池承担。纯燃料电池电动汽车的动力系统如图2-2所示。驱动电机燃料电池系统传动系图2-2纯燃料电磁驱动系统结构图燃料电池系统通过总线将氢气和氧气反应产生的电能传递给驱动电机，驱动电机将电能转化为机械能，并将机械能传递给传动系统，从而