面向對象的汽車模型體系框架及性能計算答辯PPT

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,延時文字,,,面向對象的汽車模型體系框架及性能計算,,答辯人： 導師：,,SUMMARY,,主目錄,CONTENTS,課題背景及內容,研究思路及過程,總結,致謝,THE BACKGROUND OF THE SUBJECT AND CONTENT,THE RESEARCH MENTALITY AND THE PROCESS,ACKNOWLEGEMENT,延時符,,課題背景及內容,第一部分,課題背景,研究綜述,THE BACKGROUND,,RESEARCH REVIEW,,,研究意義,THE SIGNIFICANCE,,隨著科技和經濟快速的發(fā)展，汽車產品已成為現(xiàn)代文明的重要標志之一，汽車產業(yè)也發(fā)展成為許多國家的支柱產業(yè)，汽車也越來越多地走進平常百姓家，世界汽車保有量呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢。我國已經從 2009 年開始連續(xù)兩年超越美國成為全球第一大汽車產銷國。伴隨著我國汽車產業(yè)的快速增長和能源消耗的不斷增加，汽車尾氣排放已不容忽視。汽車在給人們帶來便利的同時也造成了能源的緊缺、環(huán)境的污染、嚴重的交通事故等一系列全球性的問題。目前，汽車尾氣排放已逐漸成為各城市大氣污染的主要因素之一。除此之外，能夠造成溫室效應的二氧化碳排放中，有 25%來自于汽車，我國的二氧化碳排放已居全球第二位。汽車尾氣對環(huán)境造成的污染日益嚴重，已經是大氣環(huán)境最突出、最緊迫的問題之一。 發(fā)展新能源汽車包括混合動力汽車（HEV）、純電動汽車（PEV）以及燃料電池汽車（FCEV）是實現(xiàn)我國能源安全和環(huán)境保護以及中國汽車工業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。,行業(yè)大背景,,選題背景,RESEARCH IDEAS,,研究 意義,純電動汽車以車載二次電源作為儲能方式，以電動機為動力裝置驅動車輛行駛，相比混合動力汽車而言，具有零排放、低噪聲且結構簡單等特點，而相比燃料電池則在當前更具產業(yè)化的基礎，因此而受到了世界各國政府及汽車企業(yè)的廣泛關注。目前純電動汽車的產業(yè)化已成為各汽車企業(yè)的重要目標，同時這也對提高純電動汽車整車技術和性能水平提出了更為急切的需求。,,研究意義,THE SIGNIFICANCE,,國內外相關研究,RELATED REAEARCH,延時符,美國與世界上其他國家相比，生產汽車最早，也是全世界對污染限制最嚴格的國家，同時也是研發(fā)電動汽車最早的國家之一。1976年，美國政府通過制定相關的法令條例，督促美國能源部設定相關規(guī)則，大力發(fā)展純電動汽車的技術并投入巨大的財力以此來推動純電動汽車的研發(fā)，并保證純電動汽車產業(yè)的健康展,國外現(xiàn)狀,日本一直將堅持確保能源安全及提高產業(yè)競爭力作為其雙重戰(zhàn)略，以此來引導新能源汽車產業(yè)的發(fā)展并能夠高度重視技術創(chuàng)新。到目前為止，日本已成為世界上電動汽車行業(yè)發(fā)展最為迅速和成熟的國家。歐洲許多國家，如法國、英國也開始加速研發(fā)電動汽車并且注重推廣限定使用區(qū)域的電動汽車，逐步擴大電動汽車的使用范圍。 。,,國內外相關研究,RELATED RESEARCH,延時符,國內研究一：,二十世紀 60 年代我國開始研究電動汽車，并且在1980 年以后得到了迅速發(fā)展。中國電動汽車雖然較歐美國家發(fā)展的晚，但國家為了維護能源安全、改善大氣環(huán)境并且提高汽車工業(yè)競爭力、實現(xiàn)我國汽車工業(yè)的跨越式發(fā)展，逐漸形成了以整車開發(fā)為主導，關鍵零部件和相關材料緊密結合，基礎設施協(xié)調發(fā)展，政策法規(guī)技術標準與評估技術同步展開的電動汽車產業(yè)化發(fā)展方針，這在極大程度上促進了我國電動汽車產業(yè)化的健康快速發(fā)展。,國內研究二：,經過多年的技術攻關和研究開發(fā)，我國的純電動汽車產業(yè)在研究原理與技術水平方面有了很大的提高，并逐步縮小了和世界純電動汽車的先進技術差距，甚至在純電動汽車的某些技術領域做到了世界領先的地步。當前，我國鼓勵汽車產業(yè)優(yōu)先發(fā)展純電動汽車，在純電動汽車領域投入很大的人力物力來推動純電動汽車技術的發(fā)展，根據(jù)純電動汽車的設計與原理，針對純電動汽車的特點，特別是整車的經濟性能水平以及使用的便利性等來極大地提高純電動汽車的發(fā)展。,,研究綜述,RESEARCH REVIEW,延時符,,基本了解純電動汽車的發(fā)展概況，查詢并學習純電動汽車的結構與原理，對純電動汽車的設計流程進行熟悉。,1,2,3,4,結合純電動汽車的結構與運動力學，對純電動汽車的動力系統(tǒng)的參數(shù)進行選擇與匹配。掌握動力系統(tǒng)中電池組與電機等動力系統(tǒng)與整車性能的關系，并利用軟件建立整車仿真模型，對動力系統(tǒng)進行分析。,通過分析純電動汽車整車控制系統(tǒng)，完成對純電動汽車整車控制性能的了解，得到純電動汽車整車控制的目標，并分析純電動汽車控制軟件結構模式。,,以整車降重為主要目標，分析動力電池參數(shù)的匹配情況，在滿足純電動汽車的動力性要求下，實現(xiàn)整車降重。,,,,,研究思路及過程,第三部分,研究思路,研究過程,RESEARCH IDEAS,RESEARCH PROCESS,,,,研究思路,RESEARCH IDEAS,TITLE,TITLE,TITLE,TITLE,純電動汽車結構及介紹,整車控制系統(tǒng)軟件結構分析,基于整備質量最小的動力電池匹配優(yōu)化,動力系統(tǒng)參數(shù)匹配,,,延時符,,研究過程 RESEARCH PROCESS,延時符,結構及原理,純電動汽車的結構組成主要為電力驅動控制系統(tǒng)、機械傳動輔助系統(tǒng)、車身、底盤四大部分。眾所周知，在純電動汽車的四大組成部分中，區(qū)別于內燃機汽車的最大不同之處，電力驅動控制系統(tǒng)作為純電動汽車的唯一核心，是純電動汽車的動力源輸出。電力驅動控制系統(tǒng)主要由電源、驅動電動機及其控制系統(tǒng)、輔助控制系統(tǒng)等組成，純電動汽車的結構框架如圖所示。,,整車結構框架,一、純電動汽車結構及介紹,,研究過程,延時符,,純電動汽車的設計主要在于純電動汽車的結構方案設計，結構方案設計的確定不僅可以結合傳統(tǒng)內燃機汽車的結構設計，而且考慮到純電動汽車的動力總成類型，結合汽車設計理論，通過電源能量控制策略與動力系統(tǒng)總成，設計出所需要的純電動汽車結構類型。 純電動汽車的設計需要參考設計結構的各項性能指標，利用純電動汽車結構的尺寸參數(shù)，制定合適的電動汽車結構方案選型，達到純電動汽車的整體設計。純電動汽車的整車原理圖如圖所示。,結構設計,原理圖,研究過程 RESEARCH PROCESS,,研究過程,RESEARCH PROCESS,延時符,二、動力系統(tǒng)參數(shù)匹配,1、電池參數(shù)設計和選型,電動汽車的關鍵是電池的選擇和布置。純電動汽車要求動力電池具有較高的能量密度，使用壽命長、成本低，能夠實現(xiàn)批量化生產。鉛酸電池是目前最為成熟的動力電池，其制造成本低、比功率大、性能穩(wěn)定，但是能量不足，難以滿足汽車續(xù)駛里程要求，使用壽命也比較短。鎳鎘電池充電快、壽命長，但是其成本較高，容易造成重金屬對環(huán)境的污染。鋰電池包括鋰離子電池、鋰熔鹽電池等，其特點是比能量高，壽命長。本文選用鋰離子電池。具體的電池參數(shù)如表所示。,電池參數(shù),,研究過程,RESEARCH PROCESS,延時符,2、電機參數(shù)設計和選型,純電動汽車利用驅動電機將電池傳輸過來的電能轉化為汽車運行所需的機械能。驅動電機是驅動系統(tǒng)的核心部件，其性能的好壞直接限制了整車性能可能達到的極限。車用驅動電機類型主要有直流電機、感應電機、永磁同步電機和開關磁阻電機。 直流電機具有結構簡單、控制方便靈活等優(yōu)點，最早的電動汽車采用直流電機作為驅動系統(tǒng)的核心部件，目前直流電機仍然應用于城市無軌電車和大型客車上，但是與交流電機相比，直流電機在轉速、功率密度和使用壽命等很多方面都存在明顯的不足。感應電機也叫異步電機，感應電機結構比較簡單、體積小、可調范圍寬，但控制系統(tǒng)比較復雜、成本高，而且必須經過逆變器將動力電池輸出的直流電轉換為交流電后才可用。永磁同步電機控制方式使主要控制定子繞組的電流。永磁同步電機的轉子材料是永久磁鐵，質量小、功率密度大、響應更加迅速，但成本較高。開關磁阻電機主要特點是結構簡單、可靠性好、調速范圍寬，但是其輸出轉矩性能不穩(wěn)定，在技術上海是不是太成熟。本文選用的是永磁同步電機。,,研究過程,RESEARCH PROCESS,延時符,三、整車仿真模型建立和分析,整車仿真模型圖,,研究過程,RESEARH PROCESS,延時符,滿載爬坡能力曲線圖,滿載爬坡電機輸出最大功率曲線圖,動力性能仿真結果,,研究過程,RESEARCH PROCESS,延時符,四、整車控制系統(tǒng)軟件結構分析,結合純電動汽車的結構和技術特點，得出了整車控制的目標；根據(jù)整車對動力性和經濟性的雙重需求，得出了整車控制軟件結構模式，包括動力模式和經濟模式，針對電機溫度過高和電池電量過低等異?，F(xiàn)象設置了跛行模式。,整車控制軟件結構圖,,研究過程,RESEARCH PROCESS,延時符,五、基于整備質量最小的動力電池匹配優(yōu)化,1、電池容量及質量計算,經過計算可得在基速為2500rpm時電池質量相對較小，本著參數(shù)匹配稍大于理論計算值的原則，確定以3000rpm為基速，電池容量取整為55Ah。,最大功率需求下電池容量及質量隨基速變化關系圖,,研究過程,RESEARCH PROCESS,延時符,2、匹配優(yōu)化結果對比分析,基于整車降重的設計要求，通過質量最小整定，實現(xiàn)了滿足動力性要求的前提下，降低整車整備質量匹配優(yōu)化，獲得了27.31kg的整車降重效果。,,總結,第三部分,,總結,SUMMARY,延時符,,,論文針純電動汽車整車性能的關鍵技術進行了對純電動汽車設計的分析、整車控制系統(tǒng)與動力控制系統(tǒng)的優(yōu)化等研究工作。主要完成的工作包括： （1）首先對純電動汽車的發(fā)展概況進行了基本了解，查詢并學習了純電動汽車的結構與原理，對純電動汽車的設計流程進行了熟悉。 （2）結合純電動汽車的結構與運動力學，對純電動汽車的動力系統(tǒng)的參數(shù)進行了選擇與匹配。掌握動力系統(tǒng)中電池組與電機等動力系統(tǒng)與整車性能的關系，并利用軟件建立整車仿真模型，有助于下一步研究的進行。 （3）通過對純電動汽車整車控制系統(tǒng)的分析，完成對純電動汽車整車控制性能的了解，得到純電動汽車整車控制的目標，分析了整車控制軟件結構模式。 （4）以整車降重為主要目標，分析動力電池參數(shù)的匹配情況，在滿足純電動汽車的動力性要求下，實現(xiàn)整車降重27.31kg的目標。 本論文在完成上述工作的同時，也存在一些不足之處。動力系統(tǒng)參數(shù)匹配的過程中主要考慮了電池組與電機參數(shù)的控制，沒有考慮把其他參數(shù)和這兩個大系統(tǒng)聯(lián)系起來，例如變速比等參數(shù)。在整車軟件控制過程中，以整車質量降低為目標考慮動力性能匹配略顯簡單。這都需要論文要更注重于細節(jié)。,延時符,,第四部分,致謝,,致謝,ACKNOWLEGEMENT,四年的大學生活即將接近尾聲，大四的畢業(yè)設計是對我大學四年知識的總結。通過本次畢業(yè)設計，我對自己所學的知識有了一個整體的認識，對自己大學四年所學的專業(yè)有了更清晰的了解。此次畢業(yè)設計所用到的知識也對我以后的工作有很大的幫助，另一方面能讓自己更深入的了解專業(yè)知識。通過此次畢業(yè)設計我也對汽車的性能有了全面的認識，對汽車的各方面的參數(shù)指標也更加的熟悉。 本次畢業(yè)設計最主要感謝的楊世文老師，在做畢業(yè)設計的過程中，楊老師給了我很大的指導，楊老師每次指導都特別耐心，細心，如果沒有楊老師的認真的指導，我會對自己所設計的課題題目的認識有很大偏差，估計自己會走很大的彎路，也就不能在規(guī)定的期限內完成自己的畢業(yè)設計。本次畢業(yè)設計我也用到了很多畫圖軟件，我本身對畫圖軟件不是很熟悉，在畫圖這方面楊老師也給予了我很大的幫助，再次對楊老師表示衷心的感謝。經過此次畢業(yè)設計，我對自己專業(yè)所要用到的一些基本軟件也更加熟悉，當然，在我的畢業(yè)設計過程中也存在很多的不足和問題，但是我會更加努力的完善自己的不足，希望以后自己能有更大的進步。,THANKS!,大學生活即將結束，在此，我要感謝所有教導我的老師和陪伴我一齊成長的同學，他們在我的大學生涯給予了很大的幫助。本論文能夠順利完成，要特別感謝我的導師楊世文老師，楊老師對該論文從選題，構思到最后定稿的各個環(huán)節(jié)給予細心指引與教導,使我得以最終完成畢業(yè)論文設計！ 最后，我要向百忙之中抽時間對本文進行審閱，評議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝！,懇請各位老師批評指正！,,感謝語,Thank you,,,,,THANKS,演示完畢 感謝觀看,延時符,