低速太阳能电动汽车参数匹配设计
目 录
1 绪论 1
1．1 选题背景及意义 1
1．2 国内外研究现状 1
1．3 本文主要研究内容 2
2 总体设计方案 3
2．1 设计要求 3
2．2 工作原理 3
2．3 驱动系统形式的选择 3
3 动力参数匹配计算与部件选型 4
3．1 电动机选型 4
3．2 蓄电池选型 6
3．3 太阳能充电系统设计 8
3．4 太阳能电池峰值功率跟踪 12
3．5 行驶参数设计 13
3. 6 驱动电机参数的选择 17
3. 7 主减速器参数匹配 17
3. 8 整车控制系统 18
4太阳能电动车行驶装置的选择 19
4．1 悬架 19
4．2 车轮 20
4．3 车架 20
结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
1 绪论
1．1 选题背景及意义
伴随着生活的不断进步，技术的不断发展，汽车已经进入寻常百姓家。然而石油等能源材料并非取之不尽用之不竭的，并且中东部石油出口大国矛盾的不断加剧，使得汽油、柴油等价格居高不下。伴随着环保等口号越来越深入人心，越来越多的设计者把目光放在了节能上。每秒相当于燃烧500万吨煤释放的能量被太阳所释放出来。本课题主要利用太阳能使汽车驱动。对于利用太阳能驱动汽车可以直接将太阳能作为驱动能源，也可以将太阳能作为辅助能源。然而摆在人们面前的首要问题是太阳能利用率低，如何将动力传动系统参数合理化。
太阳的利用太 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
阳能，基于汽车面积的限制，汽车参数需要合理化匹配，课题研究的目的在于优化能源结构的同时设定相匹配的动力传动参数。阳能电池要形成阵列，利用光电转化装置将能量送给蓄电池和电动机。太阳能汽车的车身在设计上要做到质量小，太阳能吸收率高。底盘要做到质量小安全性高。太阳能汽车和普通汽车所受到的外力基本相同，所以都要考虑到额定功率，额定转速，车速。
1．2 国内外研究现状
将太阳能的光能变成电能是利用太阳能的一个重要途径，早在20世纪50年就研制成功了世界上第一个光电池，在1978年，第一辆太阳能汽车诞生，当时它的速度只有13km/h。我国于1984年研制的“太阳号”车速也仅在20km/h。如何让太阳能电动汽车提升速度成了当务之急。许多国家的汽车行业加大了对太阳能汽车的投入。一则改善太阳能电动汽车的本身结构，一辆汽车制造出来总要包含汽车的各大机构和系统。随着科技的不断进步新材料，合金等在不影响安全性的前提取代了原本意义上的笨重结构，二则提高太阳能电池的光电转化效率，太阳能电池的光电转化利用光电转化装置将太阳能储存起来。太阳能电池光电转化效率已经有了比较大的提升。如澳大利亚企业的光电转化的效能达24.2%，日本已研制出效能达30%的电池。作为汽车出口大国的美国也不甘落后，研制出了效能达35%的太阳能电池。三则利用相应的设计提高太阳能电动汽车的车速。目前太阳能电动汽车制作较好的是“特斯拉”它可以将多余的电力返回到电网。太阳能是人类在使用中能认为较好的能源，而太阳能汽车大赛也已经举办了20多年了，在某种程度上使得太阳能电动汽车有了长足的发展，为研制太阳能电动汽车提供了有力的基础。我国的太阳能电动车事业发展比较晚，在我国与太阳能相关的专利有很大一部分存在于太阳能并网发电和太阳能热水器相关领域中。目前，赛车是太阳能电动汽车主要的运用途径，经济型太阳能电动车却被很少人开发，即便开发研制也主要运用在小规模的研制中，也仅被主要运用于小功率利用和辅助利用，且在我国罕见。总体的来说有以下的特点：
1）车辆的电器、仪表和车载蓄电池等可以被太阳能所利用进行充电。列如，现今把太阳能电池被添加在了产车的天窗顶部，经控制器、逆变器驱动车载空调工作。以太阳能作为驱动能源的专利产品中，太阳能所占的能源比例份额较少。国内主要太阳能主要被用于电动自行车，当然也有把太阳能汽车制造成微型车的例子，在作为驱动能源方面， 太阳能只占到所需驱动能量的30%左右。
2）目前国内的技术不管是理论方面还是实践方面都还不够成熟，许多动力系统方面的零件还处于研发阶段。
3）一些运用在太阳能电动车领域的先进技术，仍有待加强与完善，如光电转换技术，新材料运用的技术、控制能源传递的技术等，虽然有了一定的基础，但还不够成熟。
4）开发太阳能电动车被开发时，产生的研究费用仍比较高，使得太阳能电动汽车研制举步维艰。所以，如何降低太阳能电动车各零部件的成本也将成为未来研究的主要方向。
根据我国新能源环保汽车战略的规划，为了与当今社会形势相符，优先发展低速电动汽车是十分必要的。低速电动汽车存在的一些技术难题，也存在于高端电动汽车中，两个层次的生产工艺能互补。面对多层次的市场需求，策略也要不断调整，优先发展这项技术是目前较为正确的策略，是阶段性的策略。当前，国内城市城区的车速是有限制的，一般时速不能超过40公里。未来的市场，低速太阳能电动汽车的需求量将进一步扩大。低速太阳能电动汽车的发展空间是十分广阔的。
1．3 本文主要研究内容
太阳能电动汽车的工作原理是太阳能电池——峰值跟踪仪及控制系统——蓄电池——电动机——动力传动系统——驱动汽车行驶。因此太阳能电动汽车的动力系统的组成部件的相互匹配和总体的布置方式将直接影响电动汽车的动力性能。我们要研究太阳能电动汽车的动力系统就必须解决电池技术、电机驱动等问题。
2 总体设计方案
2．1 设计要求
先将本设计车的工作原理加以说明，然后根据太阳能电动汽车的工作特点并结合现实生活中环境的要求，对太阳能电动汽车的驱动方式进行选择，选择不同的动力元件，预制定总体设计方案。对汽车整体相关技术进行研究，对太阳能电动汽车动力传递中元件的尺寸和参数的初步确定与计算，从而确定各部件的布置形式。
2．2 工作原理
太阳能通过太阳能电池板将太阳能转换为电能从而产生电流，直接输送给电动机工作或者通过峰值功率跟踪仪和蓄电池的充电控制器将电能输送至蓄电池储存，在某些条件下释放出来，用于电动机工作。如果日照条件充足时，电能将直接输送给电机从而驱动太阳能汽车，并且有一部分的能量通过蓄电池储存。而当天气状况不佳时，通过蓄电池储存的能量在控制器的作用下传递给电机带动车轮运转。
图2-1 太阳能电动汽车工作原理图
2．3 驱动系统形式的选择
动力传动依据元件的不同，大体可以分为三类
1） 传统驱动方式
这种布置方式易实现，操作也较为简便。但是能源利用率较低，相对应的速度
较低，噪声也比较大。
图2-2 传统驱动方式结构简图
2）减速驱动方式
减速驱动方式系统便于布置，易驱动，躁声小等优点，但是控制结构相对复杂，并且伴有一定的能量损失。系统造价也在可控范围内。
1 绪论 1
1．1 选题背景及意义 1
1．2 国内外研究现状 1
1．3 本文主要研究内容 2
2 总体设计方案 3
2．1 设计要求 3
2．2 工作原理 3
2．3 驱动系统形式的选择 3
3 动力参数匹配计算与部件选型 4
3．1 电动机选型 4
3．2 蓄电池选型 6
3．3 太阳能充电系统设计 8
3．4 太阳能电池峰值功率跟踪 12
3．5 行驶参数设计 13
3. 6 驱动电机参数的选择 17
3. 7 主减速器参数匹配 17
3. 8 整车控制系统 18
4太阳能电动车行驶装置的选择 19
4．1 悬架 19
4．2 车轮 20
4．3 车架 20
结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
1 绪论
1．1 选题背景及意义
伴随着生活的不断进步，技术的不断发展，汽车已经进入寻常百姓家。然而石油等能源材料并非取之不尽用之不竭的，并且中东部石油出口大国矛盾的不断加剧，使得汽油、柴油等价格居高不下。伴随着环保等口号越来越深入人心，越来越多的设计者把目光放在了节能上。每秒相当于燃烧500万吨煤释放的能量被太阳所释放出来。本课题主要利用太阳能使汽车驱动。对于利用太阳能驱动汽车可以直接将太阳能作为驱动能源，也可以将太阳能作为辅助能源。然而摆在人们面前的首要问题是太阳能利用率低，如何将动力传动系统参数合理化。
太阳的利用太 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
阳能，基于汽车面积的限制，汽车参数需要合理化匹配，课题研究的目的在于优化能源结构的同时设定相匹配的动力传动参数。阳能电池要形成阵列，利用光电转化装置将能量送给蓄电池和电动机。太阳能汽车的车身在设计上要做到质量小，太阳能吸收率高。底盘要做到质量小安全性高。太阳能汽车和普通汽车所受到的外力基本相同，所以都要考虑到额定功率，额定转速，车速。
1．2 国内外研究现状
将太阳能的光能变成电能是利用太阳能的一个重要途径，早在20世纪50年就研制成功了世界上第一个光电池，在1978年，第一辆太阳能汽车诞生，当时它的速度只有13km/h。我国于1984年研制的“太阳号”车速也仅在20km/h。如何让太阳能电动汽车提升速度成了当务之急。许多国家的汽车行业加大了对太阳能汽车的投入。一则改善太阳能电动汽车的本身结构，一辆汽车制造出来总要包含汽车的各大机构和系统。随着科技的不断进步新材料，合金等在不影响安全性的前提取代了原本意义上的笨重结构，二则提高太阳能电池的光电转化效率，太阳能电池的光电转化利用光电转化装置将太阳能储存起来。太阳能电池光电转化效率已经有了比较大的提升。如澳大利亚企业的光电转化的效能达24.2%，日本已研制出效能达30%的电池。作为汽车出口大国的美国也不甘落后，研制出了效能达35%的太阳能电池。三则利用相应的设计提高太阳能电动汽车的车速。目前太阳能电动汽车制作较好的是“特斯拉”它可以将多余的电力返回到电网。太阳能是人类在使用中能认为较好的能源，而太阳能汽车大赛也已经举办了20多年了，在某种程度上使得太阳能电动汽车有了长足的发展，为研制太阳能电动汽车提供了有力的基础。我国的太阳能电动车事业发展比较晚，在我国与太阳能相关的专利有很大一部分存在于太阳能并网发电和太阳能热水器相关领域中。目前，赛车是太阳能电动汽车主要的运用途径，经济型太阳能电动车却被很少人开发，即便开发研制也主要运用在小规模的研制中，也仅被主要运用于小功率利用和辅助利用，且在我国罕见。总体的来说有以下的特点：
1）车辆的电器、仪表和车载蓄电池等可以被太阳能所利用进行充电。列如，现今把太阳能电池被添加在了产车的天窗顶部，经控制器、逆变器驱动车载空调工作。以太阳能作为驱动能源的专利产品中，太阳能所占的能源比例份额较少。国内主要太阳能主要被用于电动自行车，当然也有把太阳能汽车制造成微型车的例子，在作为驱动能源方面， 太阳能只占到所需驱动能量的30%左右。
2）目前国内的技术不管是理论方面还是实践方面都还不够成熟，许多动力系统方面的零件还处于研发阶段。
3）一些运用在太阳能电动车领域的先进技术，仍有待加强与完善，如光电转换技术，新材料运用的技术、控制能源传递的技术等，虽然有了一定的基础，但还不够成熟。
4）开发太阳能电动车被开发时，产生的研究费用仍比较高，使得太阳能电动汽车研制举步维艰。所以，如何降低太阳能电动车各零部件的成本也将成为未来研究的主要方向。
根据我国新能源环保汽车战略的规划，为了与当今社会形势相符，优先发展低速电动汽车是十分必要的。低速电动汽车存在的一些技术难题，也存在于高端电动汽车中，两个层次的生产工艺能互补。面对多层次的市场需求，策略也要不断调整，优先发展这项技术是目前较为正确的策略，是阶段性的策略。当前，国内城市城区的车速是有限制的，一般时速不能超过40公里。未来的市场，低速太阳能电动汽车的需求量将进一步扩大。低速太阳能电动汽车的发展空间是十分广阔的。
1．3 本文主要研究内容
太阳能电动汽车的工作原理是太阳能电池——峰值跟踪仪及控制系统——蓄电池——电动机——动力传动系统——驱动汽车行驶。因此太阳能电动汽车的动力系统的组成部件的相互匹配和总体的布置方式将直接影响电动汽车的动力性能。我们要研究太阳能电动汽车的动力系统就必须解决电池技术、电机驱动
2 总体设计方案
2．1 设计要求
先将本设计车的工作原理加以说明，然后根据太阳能电动汽车的工作特点并结合现实生活中环境的要求，对太阳能电动汽车的驱动方式进行选择，选择不同的动力元件，预制定总体设计方案。对汽车整体相关技术进行研究，对太阳能电动汽车动力传递中元件的尺寸和参数的初步确定与计算，从而确定各部件的布置形式。
2．2 工作原理
太阳能通过太阳能电池板将太阳能转换为电能从而产生电流，直接输送给电动机工作或者通过峰值功率跟踪仪和蓄电池的充电控制器将电能输送至蓄电池储存，在某些条件下释放出来，用于电动机工作。如果日照条件充足时，电能将直接输送给电机从而驱动太阳能汽车，并且有一部分的能量通过蓄电池储存。而当天气状况不佳时，通过蓄电池储存的能量在控制器的作用下传递给电机带动车轮运转。
图2-1 太阳能电动汽车工作原理图
2．3 驱动系统形式的选择
动力传动依据元件的不同，大体可以分为三类
1） 传统驱动方式
这种布置方式易实现，操作也较为简便。但是能源利用率较低，相对应的速度
较低，噪声也比较大。
图2-2 传统驱动方式结构简图
2）减速驱动方式
减速驱动方式系统便于布置，易驱动，躁声小等优点，但是控制结构相对复杂，并且伴有一定的能量损失。系统造价也在可控范围内。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/qcgc/1849.html
