车辆工程毕业设计（论文）开题报告-城市纯电动中型客车的总体设计.doc

毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目:城市纯电动中型客车的总体设计院 系 名 称: 汽车工程系 专 业 班 级: 学 生 姓 名: 导 师 姓 名: 开 题 时 间: 开题报告撰写要求一、“开题报告”参考提纲1. 课题研究目的和意义；2. 文献综述（课题研究现状及分析）；3. 基本内容、拟解决的主要问题；4. 技术路线或研究方法；5. 进度安排；6. 主要参考文献。二、“开题报告”撰写规范请参照本科生毕业设计说明书及毕业论文撰写规范要求。字数应在4000字以上，文字要精练通顺，条理分明，文字图表要工整清楚。 毕业设计（论文）开题报告学生姓名系部汽车工程系专业、班级指导教师姓名职称实验师从事专业汽车服务是否外聘是否题目名称城市纯电动中型客车的总体设计一、课题研究现状、选题目的和意义1、研究现状在“节能低碳”呼声愈高的今天，发展新能源车逐渐成为当前汽车工业的潮流所趋，各类新能源技术的研发如雨后春笋般涌现。而我国不久前出台的个人购买新能源汽车补贴政策和节能与新能源汽车产业发展规划则是直接传递出更为明确的信号在节能与新能源汽车的技术路线方面，我国政府将选择以纯电动汽车为主的战略趋向，实现汽车工业跨越式发展。这样，纯电动汽车再次被推上了新能源汽车产业化进程的风口浪尖。纯电动汽车是完全由可充电电池提供动力源的汽车。它利用蓄电池作为储能动力源，通过电池向电机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车前进。从全球汽车业的情况看，随着动力电池技术的不断进步，纯电动汽车也实现了快速发展，并逐渐朝着产业化方向迈进。我国推动纯电动汽车产业化有良好的发展基础。目前我国电动自行车、电动摩托车等轻型电动车保有量已经超过5000万辆，且轻型电动车产销量已经超过全球的90%。轻型电动车的发展在潜移默化地影响消费者的同时，也带动了国内动力电池、电机等产业的发展。近几年，我国纯电动客车市场发展迅速，研发投入持续提高。我国研发的纯电动客车主要有公交客车和旅游客车。其中纯电动公交客车占85%；豪华旅游客车占12%，其它用途市场份额很少占3%。新能源汽车未来逐渐替代传统汽油车已成为各国发展汽车产业的共识，作为核心部件的动力电池则更被企业和投资者看好。当前许多知名的汽车制造商都致力于开发动力电池的电动汽车。     日本东京电力公司宣布，将带头参与有关的基础建设，明年在首都率先建200多个充电站，三年后将增加到1000个以上，为电动汽车解决好“肚子问题”，为新车型的上市做好基础准备。而且，日产汽车相关负责人称，预计旗下Leaf等电动车的电池成本，四年内可望大幅下降。日产将于今年底在日本、美国和欧洲推出Leaf电动车。     美国底特律三巨头在削减皮卡、大型SUV车型的同时，也将大笔研发费用砸在新能源车型的开发上，而通用汽车在2010年推出的新能源汽车雪佛兰Volt被寄予更高的希望。按照底特律方面的分析，以通用这款车为代表的新能源汽车应该成为新的美国汽车精神的标志。     欧洲车企似乎对电动车没什么兴趣，而是在氢动能或是燃料电池车方面建树颇多，这也代表了欧洲车企对未来车市的一个把握方向。不过，尽管欧洲车企不像日本、美国那样对电动车充满憧憬，但还是有一些车企开发出了一些电动车型。例如，大众近日推出了可再生能源驱动的电动车辆高尔夫“TwinDrive”。这辆高尔夫“TwinDrive”同样是采用目前最为流行的“插电式（Plug-In）”混合动力技术，在电力驱动模式下可行驶50公里。 在纯电动车的基础设施建设方面，国外已经进行了不错的尝试。日本东京目前有87个充电站，楼宇、路旁的充电桩随处可见。在美国加州斯坦福大学里，有专供电动汽车充电的停车位，每两个车位之间就有一个充电桩。而且美国的家庭普遍拥有车库，充电问题更易得到解决。 政治家指出：一个国家的领导人，无不关心本国的能源安全。石油是国防力量的血液，是头号战略物资。要对其厉行节约。发展电动车是时代赋予我们的使命，国务院领导同志极为重视。不论是从应对能源和环境的挑战出发，还是从现实中国汽车产业的跨越式发展出发，我们都必须这样做。 科学家指出：石油是高品位的化石燃料，由千万年生成，是不可再生能源。社会发展快速消耗使其日趋稀缺，面临枯竭。电动车的前途在于可使用二次能源电力，而电力除火电外，还有水能、风能、太阳能、核能等多种清洁的、可再生能源的发电所支持。发展电动车可实现能源资源和电力资源的合理利用。电动车是新世纪交通车辆的理想选择和发展方向。 经济学家指出：理解我们的汽车企业家，心中那份对传统汽车工业难以割舍的感情。但是，在商言商，我们必须为眼前处境三思而行。且不说我们在传统汽车上比人家有20年的技术差距，再花上1600个亿也难以与之并肩，已经失去了赶超机遇，何况人家早已设置了利益壁垒，在等着我们左突右冲，叫你无功而返呢。 光说石油资源日趋稀缺，就足以将我们的汽车工业引向不归之路。我国学者曾对美国的汽车战略做过认真研究，美国之所以将汽车战略的重点放在传统汽车上，是因为他们在汽车及其相关产业上投入大积累厚，优势高。尽管他们也认识到电动汽车将取代燃油车，为眼前利益他们也只能硬着心肠往前走了。而我国则不同，没有他们那种传统汽车包袱。从各方面来说，发展节能环保型电动汽车，都是中国汽车工业的最佳选择。在电动车领域，我们几乎与发达国家同步。差距还不算太大，绝对是我们极好的赶超机会。 社会学家指出：城市化使人口集中，交通拥挤，燃油汽车在密集的人群中排放有害气体，其危害程度是可怕的。这只是多数人有所不知而已。陈清泉院士说过，在美国因空气污染引发疾病所需花费的关怀费用约等于每烧1加伦汽油1美元。按这标准计算，我国一台公交汽车每天耗油60升所引起的疾病关怀花费为每天130元。这130元的环境成本原来是受害者承担了!可见燃油汽车比电动汽车的所谓“经济性好”，原来是以公害为代价！目前世界上有10个污染最严重的城市，就有七个在中国。老外来中国工作竞享受本国的有害补助！严重地降低了我国城市的综合竞争力。环境制约着我国的可持续发展。发展电动车将改善这一切。2、目的和意义随着能源问题和环境问题的日益突出，现有车辆使用的动力方式已经不能很好的适应未来社会发展的需要。为此，电动汽车的发展得到了广泛的关注，各种类型的电动汽车也在研究和开发之中。纯电动汽车是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车，即以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。它利用蓄电池作为储能动力源，通过电池向电机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车前进。目前，电动汽车的电池种类主要包括铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池等。     早在近年北京车展之时，一些中外主流汽车企业都亮出了自己的电动汽车。与传统燃油能源汽车相比，电动汽车在经济性能和环保性能方面都具有比较独特的优势。     首先，电动汽车无内燃机汽车工作时产生的废气，不产生排气污染，对环境保护和空气的洁净是十分有益的，几乎是“零污染”。而且，电动汽车无内燃机产生的噪声，电动机的噪声也较内燃机小。     其次，电动汽车较内燃机汽车结构简单，运转、传动部件少，维修保养工作量小。当采用交甲型H1N1流感应电动机时，电机无须保养维护，更重要的是容易操纵。     再次，电动汽车的研究表明，其能源效率已超过汽油机汽车。特别是在城市运行，汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车更加适宜。电动汽车停止时不消耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用，因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排放。     最后，电动汽车的应用可有效地减少对石油资源的依赖，可将有限的石油用于更重要的方面。除此之外，如果夜间向蓄电池充电，还可以避开用电高峰，有利于电网均衡负荷，减少费用。 发展电动汽车必须解决好4个方面的关键技术：电池技术、电机驱动及其控制技术、电动汽车整车技术以及能量管理技术。电池是电动汽车的动力源泉，也是一直制约电动汽车发展的关键因素。电动汽车用电池的主要性能指标是比能量(E)、能量密度(Ed)、比功率(P)、循环寿命(L)和成本(C)等。要使电动汽车能与燃油汽车相竞争，关键就是要开发出比能量高、比功率大、使用寿命长的高效电池。到目前为止，电动汽车用电池经过了3代的发展，已取得了突破性的进展。第1代是铅酸电池，目前主要是阀控铅酸电池(VRLA)，由于其比能量较高、价格低和能高倍率放电，因此是目前惟一能大批量生产的电动汽车用电池。第2代是碱性电池，主要有镍镉(NJ-Cd)、镍氢(Ni-MH)、钠硫(Na/S)、锂离子(Li-ion)和锌空气(Zn/Air)等多种电池，其比能量和比功率都比铅酸电池高，因此大大提高了电动汽车的动力性能和续驶里程，但其价格却比铅酸电池高。第3代是以燃料电池为主的电池。燃料电池直接将燃料的化学能转变为电能，能量转变效率高，比能量和比功率都高，并且可以控制反应过程，能量转化过程可以连续进行，因此是理想的汽车用电池，但目前还处于研制阶段，一些关键技术还有待突破问。电动机与驱动系统是电动汽车的关键部件，要使电动汽车有良好的使用性能，驱动电机应具有调速范围宽、转速高、启动转矩大、体积小、质量小、效率高且有动态制动强和能量回馈等特性。目前，电动汽车用电动机主要有直流电动机(DCM)、感应电动机(IM)、永磁无刷电动机(PMBLM)和开关磁阻电动机(SRM)4类。近几年来，由感应电动机驱动的电动汽车几乎都采用矢量控制和直接转矩控制。由于直接转矩的控制手段直接、结构简单、控制性能优良和动态响应迅速，因此非常适合电动汽车的控制。美国以及欧洲研制的电动汽车多采用这种电动机。永磁无刷电动机可以分为由方波驱动的无刷直流电动机系统(BLDCM)和由正弦波驱动的无刷直流电动机系统(PMSM)，它们都具有较高的功率密度，其控制方式与感应电动机基本相同，因此在电动汽车上得到了广泛的应用。PMSM类电机具有较高的能量密度和效率，其体积小、惯性低、响应快，非常适应于电动汽车的驱动系统，有极好的应用前景。目前，由日本研制的电动汽车主要采用这种电动机。开关磁阻电动机(SRM)具有简单可靠、可在较宽转速和转矩范围内高效运行、控制灵活、可四象限运行、响应速度快和成本较低等优点。实际应用发现SRM存在转矩波动大、噪声大、需要位置检测器等缺点，应用受到了限制。随着电动机及驱动系统的发展，控制系统趋于智能化和数字化。变结构控制、模糊控制、神经网络、自适应控制、专家控制、遗传算法等非线性智能控制技术，都将各自或结合应用于电动汽车的电动机控制系统。电动汽车是高科技综合性产品，除电池、电动机外，车体本身也包含很多高新技术，有些节能措施比提高电池储能能力还易于实现。采用轻质材料如镁、铝、优质钢材及复合材料，优化结构，可使汽车自身质量减轻30%-50%；实现制动、下坡和怠速时的能量回收；采用高弹滞材料制成的高气压子午线轮胎，可使汽车的滚动阻力减少50%；汽车车身特别是汽车底部更加流线型化，可使汽车的空气阻力减少50%。电动汽车要获得非常好的动力特性，必须具有比能量高、使用寿命长、比功率大的蓄电池作为动力源。而要使电动汽车具有良好的工作性能，就必须对蓄电池进行系统管理。能量管理系统是电动汽车的智能核心。一辆设计优良的电动汽车，除了有良好的机械性能、电驱动性能、选择适当的能量源(即电池)外，还应该有一套协调各个功能部分工作的能量管理系统，它的作用是检测单个电池或电池组的荷电状态，并根据各种传感信息，包括力、加减速命令、行驶路况、蓄电池工况、环境温度等，合理地调配和使用有限的车载能量；它还能够根据电池组的使用情况和充放电历史选择最佳充电方式，以尽可能延长电池的寿命。世界各大汽车制造商的研究机构都在进行电动汽车车载电池能量管理系统的研究与开发。电动汽车电池当前存有多少电能，还能行驶多少公里，是电动汽车行驶中必须知道的重要参数，也是电动汽车能量管理系统应该完成的重要功能。应用电动汽车车载能量管理系统，可以更加准确地设计电动汽车的电能储存系统，确定一个最佳的能量存储及管理结构，并且可以提高电动汽车本身的性能。在电动汽车上实现能量管理的难点，在于如何根据所采集的每块电池的电压、温度和充放电电流的历史数据，来建立一个确定每块电池还剩余多少能量的较精确的数学模型。综上所述，结合我国的各方面情况，发展纯电动汽车是刻不容缓的大事件。在我所在的这样一个老工业城市，用纯电动中型客车作为城市公交车更是一件值得付出努力是事情。所以我毅然决定研究此课题。希望能给我国的纯电动汽车行业尽一点绵薄之力！二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题1、研究的基本内容（1）研究电动汽车电动机的特点，并分析电动客车的动力性（2）研究电动客车的控制策略（3）分析电动汽车蓄电池性能特点及存在问题，设计蓄电池管理系统（4）研究纯电动汽车能量回收原理，设计再生制动系统的结构（5）设计电动客车总体结构图2、拟解决的主要问题（1）分析部分电动机的优缺点，选择合适的电动机作为动力源；对电动汽车的动力性进行分析（2）介绍部分蓄电池的性能特点，选择合适的蓄电池作为能量源；分析蓄电池管理系统的总体结构以及各部分功能（3）研究电动机的控制策略，简单了解电动机的控制系统和软件工作流程（4）设计研究整车的再生制动结构和控制系统（5）研究电动汽车电动机及传动系统的结构和布置方案，设计蓄电池组的布置位置和安放结构以及电动汽车的总体结构三、技术路线（研究方法）材料收集，并且根据题目中的要求，对所要设计的车辆的部分参数进行初步设定及计算研究电动汽车电机的特点，初步选择合适电机，并分析电动客车的动力性研究电动客车的控制策略，合理选择蓄电池，并设计蓄电池管理系统研究纯电动汽车能量回收原理，设计再生制动系统的结构设计电动客车电机与传动系统机构布置蓄电池组的布置和安装设计电动汽车的总体结构四、进度安排资料收集，整理，完成开题报告 第12周 论文的撰写，完成中期检查 第39周 毕业论文提交 第913周毕业论文修改完善 第1316周毕业论文答辩 第17周五、参考文献01 万沛霖主编.电动汽车的关键技术M.北京：北京理工大学出版社，1988.1202 章桐，贾永轩编著；索荣电动汽车网组编.电动汽车技术革命M.北京：机械工业出版社，2010.403 胡骅，宋慧主编.电动汽车M.北京：人民交通出版社，2006.804 李涵武，赵雨旸主编.汽车电器与电子技术M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2006.705 C.C.Chan and Y.S.Wong.Electric Vehicles:Charge Forward,IEEE Power and Energy Magazine,Nov./Dec.200406 李兴虎.电动汽车概论M.北京：北京理工大学出版社，2005.807 陈全世，朱家琏，田光宇.先进电动汽车技术M.北京：化学工业出版社，200708 陈清泉著.陈清泉院士论文选集：现代电动车、电机驱动及电力电子技术M.北京：机械工业出版社，2005.709 C.C.Chan,The State of the Art of Electric and Hybrid Vehicles,Proceedings of the IEEE,Vol.90,NO.2,Feb 200210 陈清泉，孙逢春，祝嘉光.现代电动汽车技术M.北京：北京理工大学出版社，200211 余志生主编.汽车理论第三版M.北京：机械工业出版社，200312 温照方主编.电机与控制M. 北京：北京理工大学出版社，200413 王益全编著.电动机原理与实用技术M.北京：科学出版社，2005.714 于长官.现代控制理论及应用M.哈尔滨：哈尔滨工业出版社，200515 罗飞.运动控制系统M.北京：化学工业出版社，200516 李春卉.电动汽车的发展现状及趋势研究J.汽车工业研究，2005.517 徐哲.我国电动汽车发展与对策研究J.上海汽车，2006.518 张立国，宁国宝.国内电动汽车发展综述J.汽车工业研究，2006.1219 万钢.中国“十五”电动汽车重大科技专项进展综述J.中国科技产业，200620 张羽中，毛永志.纯电动公交车是城市公交的发展方向J.新材料产业，2007.NO.821 王书贤，邓楚南.电动汽车用电机技术研究J.微电机，200622 肖攀，陈广伟，邓楚南.电动汽车的电池技术研究J.北京汽车，2005.NO.623 张付义.城市公交电动客车设计与开发J.城市车辆，2005.224 谭元文，刘溧.电动汽车再生制动系统的结构与控制策略研究J.北京汽车，2007.NO.2六、备注指导教师意见：签字： 年 月 日