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（毕业设计全套）城市纯电动中型客车的总体设计（打包下载）

低的蓄电池。均衡模块的原理，即均衡电路用于实现相邻两蓄电池间的能量平衡蓄电池电压温度检测模块对蓄电池电压温度进行实时采集，送给单片机，以便对蓄电池进行实时监控单片机在监测蓄电池状态的同时还对均衡电路进行控制，旦发现蓄电池间有电压差，即给相应的场效应管送出触发脉冲，使其导通，电压高的蓄电池给电感充电，场效应管截止时，电感储存的能量给电压低的蓄电池补充充电。均衡充放电管理流程设计均衡充放电流程图如图.所示，首先检查是否有蓄电池在被补充，如果有又要看补充周期到了没有，没有到则均衡充放电管理结束如果补充周期到了，则断开充电电路，开始采样各个蓄电池的电压，判断相邻两个蓄电池之间是否有电压差，如果有则开启均衡充放电电路进行均衡工作并同时返回继续检查各蓄电池电压，直到所有蓄电池电压致后退出均衡管理。图.均衡充放电流程图.本章小结通过本章了解了各种电动车用蓄电池的优缺点，由于现有的蓄电池都存在着不同的不足，这些不足直接影响到蓄电池在电动汽车上的使用，为了使蓄电池组的性能能够得到尽可能的发挥出来，蓄电池管理系统也就成为了电动汽车上个关键的组成部分。今后，我们在蓄电池的技术上定会有更大的发展的。第章电动汽车能量回收及再生制动系统.制动模式与能量的分析电动汽车制动的方法可分为机械制动和电气制动两大类。制动方式应考虑机械制动与电气制动的结合，尽可能多的用回馈发电方式取代机械式制动。当电动汽车高速行驶时，其驱动电机般是在恒功率状态下运行，驱动力矩与驱动电机的转速或车辆速度成反比．因此，恒功率下电机的转速越高，能量回收能力越低．当电动汽车中低速时。由于制动能量回收的力矩通常保持在负荷状态，所以能量的回收能力随着车速降低而减小．通过能量回馈，既可减少机械制动系统的损耗，又能提高整车能量的使用效率，达到节约能源和改善续驶里程的目的。如下图所示图．电动汽车能量应用模式电动汽车制动可分为三种，对不同情况应用不同控制策略。紧急制动应用于制动加速度大的过程，出于安全性考虑，应以机械制动为主，由车上的提供相应的制动。中轻度制动应用于汽车在正常工况下的制动过程，可分为减速过程与停止过程．电制动完成减速过程，机械制动完成停止过程。两种制动的过渡点由电机发电特性确定．应避免充电电流过大，或充电时间过长．下长坡时制动应用于制动力要求不大时，可完全由电制动提供，充电特点为回馈电流小，充电时间长．在电动汽车上，并非所有机械能或制动能量都可再生，制动力从地面与轮胎表面传送到车轮与半轴。然后由再生错动控制进行制动力的分配，决定前后轮摩擦制动和再生制动的多少。只有驱动轮上的制动能量可沿着与之相连接的驱动轴传送到能量存储系统，另部分的制动能量将由车轮上的摩擦制动而以热的形式散失到大气中。同时，在制动能量回收的过程中，能量传送环节和能量存储系统的各部件也会造成能量损失。在再生制动时，制动能量通过电动机转化为电能，而电动机吸收制动能量的能力依赖于电机速度，在其速度范围内制动时，可再生的能量与速度成正比．当所需的制动能量超出能量回收系统的范围时，电机可吸收的能量将保持不变．超出的这部分能量就被摩擦制动系统吸收．故传统的摩擦制动也是必须的，只有将再生制动与摩擦制动有效结合，才有可能产生个高效的制动系统．表.电动汽车能量回馈控制方式方式方式方式方法描述根据制动踏板行程制动液压车速等作用的控制方式手动挡位启用，停止能量回馈的控制方式传感器输入信号制动踏板行程信号主制动油缸液压信号车速信号手动挡位信号，车速信号影响参致蓄电池水平，电压温度电机状态等蓄电池水平电压温度电机状态等适用工况车辆制动工况车辆滑动工况硬件要求加装制动路板行程传感器，主制动油缸液压传感器增加手动挡位控制方法根据制动踏板行程传感器制动油缸渡压传感器信号判断制动力总需求，通过对能量回馈辅助制动力矩与机械制动力矩的合理分配，可使过渡柔和。但系统复杂．由驾驶员手动启用，停止滑行能量回馈充电，能量回馈辅助制动力矩大小，充电电流的强度根据车速动力蓄电池状态等因素而作用．在图.中，制动踏板提供制动信号，信号传递到整车控制模块，整车模块根据车辆运行状况及其它控制模块的状态，决定是否进行制动能量回馈，并分配能量回馈辅助制动力矩的大小。车辆在高速滑行或下坡滑行时，具有极大的动能，许多情况下驾驶员都会通过踩下制动踏板对车辆实现机械制动，达到缩短滑行距离或限制车速的目的，但这部分动能以热量的形式被散失掉了．采用图所示的控制方式，还可方便地实现车辆处于滑行状态时的滑行能量回馈。因此，图控制方式同时具备目前电动汽车能量回馈的两种控制方式的功能，通用性较强。控制机构简单，对常规汽车的制动系统无需改动，实施方便，可普遍适用于各类电动汽车。图．基于常规汽车制动系统的能量回馈控制方式.再生制动能量回收的重要性电动汽车作为个能量系统，主要包括能量存储系统主驱动系统辅助电器系统．能量存储系统除各种电池组以外，还可能包括超级电容等储能设备。主驱动系统是主要能耗系统，也是电动汽车行驶的动力传递途径．有电池内阻损耗机械摩擦损耗电器部件损耗以及制动损耗等．辅助电器系统包括转向助力油泵空调系统灯光等低压电器．制动能量回馈由车轮转速的变化经差速器传递到变速箱，再让电机把机械能转化为电能回馈电源组．方式如下图.回馈能量传递路径在能耗中，主驱动系统占大部分，这种关系是在电动汽车的行驶过程中，随着使用时间的增加，逐步增加到基本稳定的过程。电动汽车的驱动效率在车辆行驶初期，需要完成电池预热，气路补气，达到良好润滑等工作，即车辆进入良好工作状态需要消耗部分能量．考虑到电动汽车的再生制动，由于车辆的初速度制动强度制动时间不同，可以回收的能量也呈现很大离散性。.制动能量回收的约束条件实用的能量回收系统，要满足以下方面的要求满足制动的安全要求，符合驾驶时的制动习惯制动过程中，对安全的要求是第位的。我们需要找到电制动和机械制动的最佳结合点．在确保安全的前提下，尽可能多的回收能量。同时充分考虑电动汽车的驾驶员和乘客的感受，具有能量回收系统的电动汽车的制动过程应尽可能的与传统的制动过程近似，这将保证在实际应用中系统可以为大众所接受。考虑驱动电机的发电工作特性和输出能力电动汽车中常用的是永磁直流电机和感应异步电机，应针对不同的电机的发电效率特性，采取相应的控制手段．确保电池组在充电过程中的安全，防止过充电动汽车中常用的电池为镍氢电池锂电池和铅酸电池．应深入考察不同电池的充放电特性．避免充电电流过大或充电时间过长．由以上分析，能量回收的约束条件包括根据电池放电深度，即电池的荷电状态的不同，电池可接收的最大充电电流．电池可接收的最大充电时间．能量回收停止时电机转速及与此相对应的充电电流值。.再生制动系统结构设计本研究针对原客车的制动系统提出了再生制动系统结构设计方案，如图.所示。原车的制动系统采用的是带真空助力器的双管路液压制动系统，机械制动系统的改装部分将在第五章中介绍。为了实现电机制动与机械制动的复合控制，助力控制机构中设计有个气缸和用来控制压力的操纵杆。由个电磁阀通过助力机构控制助力器的真空助力作用。设置制动控制器，从电机控制系统蓄电池管理系统制动踏板得到电机转速转矩蓄电池组电流电压温度值等相关信息，根据控制策略制定制动方案，分别对电机控制系统制动油泵电磁阀进行控制，从而对电机是否工作于发电机状态制动能量是否回收前后机械制动器是否制动及如何制动进行操作，实现电动汽车制动的安全平稳高效。该系统中的机械制动机构与原车内燃机制动系统结构基本相同，即使是该系统的些部件出现故障，即在没有真空助力制动的情况下，仍能够保证有效的制动。图.再生制动系统结构原理图.再生制动控制策略永磁电动机有最大回馈功率控制最大回馈效率控制再生制动恒定力矩控制和恒定回馈电流控制等四种再生制动控制策略。最大回馈功率控制该控制就是利用制动电流平均值时，电机回馈功率最大来控制电机的再生制动。其控制对象为电机电枢电流。该方式要求制动时回馈功率远小于贮能器的充电功率，否则充电时就会对贮能器造成太大冲击，影响贮能器使用寿命。它适合于电力机车电动自行车电动三轮车等的电机系统再生制动控制。最大回馈效率控制该控制的控制对象是最大回馈效率时的制动电流，也即电枢电流。该控制方式下电机转速按抛物线降低，虽能量回馈效率高，回馈能量多，但制动时间较长，使得制动效能较差。再生制动恒定力矩控制其控制对象仍为电机电枢电流，由于整个制动过程中制动力矩保持不变，汽车按恒减速行驶，制动方式类似传统摩擦制动，因此给驾驶员的制动感觉很好，而且也便于控制系统的实现。其缺点是没有考虑充电电流对贮能器的影响。恒定回馈电流控制该控制方式的控制对象是充电电流，在再生制动中，始终使充电电流跟随指令值变化，以调节回馈功率的大小。该控制的优点是可以可靠保证充电电流不超过贮能器最大允许充电电流，能很好地保护贮能器。缺点是随车速降低，制动力矩将增大，给驾驶员的制动感觉不好。.再生制动控制逻辑及操纵方式控制逻辑本研究设计了个再生制动的控制逻辑，如图.所示。图.再生制动控制系统逻辑当电动汽车减速时，方面电机控制模块根据再生制动控制模块车速变速器档位等的信号，根据电机扭矩特性图查表确定电制动力大小。另方面，再生制动控制模块采集制动踏板位置信号及电机和蓄电池组等信号，确定整车应具有的制动力。然后比较电制动力与整车请求制动力的大小，如果电制动力大，则通过电机控制模块修正电制动力，使电制动力等于整车的请求制动力，以满足车辆制动稳定性及制动时的附着利用率要求如果电制动力等于整车的请求制动力，则无需通过电机控制模块修正电制动力。如果电制动力小于整车的请求制动力，则不足部分通过再生制动控制模块控制机械制动控制模块补足所需机械制动力，这时根据电制动力是否达到最大分为两种情况如果电制动力没有达到最大，则只有前轮的机械制动参与制动，整车制动力由电制动力和前轮机械制动力共同提供如果电制动力达到最大，则前后轮机械制动力和电制动力共同提供制动力。最后种情况就是电机无法提供电制动力，这时整车制动由原车机械制动系统来完成。操纵方式本研究采用再生制动操纵机构与制动踏板体化。根据制动踏板被踩下加速度的不同，可分为两种不同的制动请求。第种为正常制动操作方式，即为机电复合制动。随制动踏板下压，电制动力从逐渐增强到恒定不变，而摩擦制动力逐渐加强。第二种为紧急制动操作方式。此时制动踏板被急速踩下，摩擦制动力急剧增加，电制动不再工作，防止因瞬时充电功率过大而对蓄电池等电路器件造成损坏。.本章小结能量回收及再生制动系统对整车性能有很大影响，通过再生能量的回收，达到了能量的循环利用，延长了电动汽车续驶里程．通过对永磁无刷直流电机控制分析，可以将车辆动能转化为电能且回馈到电池中去，同时可产生制动力矩，进行车辆制动。在驱动控制时，以电机绕组电流驱动力矩为控制对象，采用的电机绕组电流闭环控制具有与传统汽车相似的驾驶特性．在再生制动控制时，以回馈到电池的回馈电流为控制对象，所控制的再生电流有效地控制在电池的最大充电电流范围内．再生制动与机械制动联合制动的策略，可提高了车辆的制动性能，在有效地回收能源的基础上，提高了制动的强度灵敏性和可靠性。第章电动客车的总体设计.改装布置设计注意事项进行电动汽车改装，就是使用电动汽车的动力系统和能源系统来改造替换原车的动力系统和能源系统，以及相关部分的改动。在进行总体布置方案设计时，除了要考虑底盘和车内空间是否能容纳得下所选的部件外，还应考虑以下几点整车布置时，要遵循尽量不改变原车前后轴荷分配的原则，以避免改装后车辆的操纵稳定性和制动效能有太大变化。因为原车底盘己通过试验鉴定，其轴荷分配是合理的。电动机安装时，尽量水平放置。若电动机倾斜安装，其对输出端轴承会产生附加的轴向载荷，使其工作条件变坏。电机控制系统应尽量靠近电机安放，以方便控制及减少能量损耗。蓄电池的布置应根据实际情况，尽可能靠近整车的质心位置，并尽量靠近电