轮毂电机制动能量回收系统设计(附件)
轮毂电机驱动是在节约能源的基础上提出的新颖驱动形式，这种驱动方案去除了机械传动装置，将减速机构与驱动电机集成一体直接安装在驱动车轮上在电动汽车上有极其广阔的应用前景。本文针对如何将汽车制动时多余的能量进行回收的问题，提出一种汽车制动能量回收系统电路设计方案。在查阅国内外文献的基础上，了解汽车减速制动时，将部分能量回收到电池中的工作原理，并进行元件的选型与参数计算。在这基础上设计轮毂电机制动能量回收电路。最后，应用Altium Designer13.0软件画出轮毂电机制动能量回收电路与相应的PCB图。关键词 轮毂电机，制动能量回收，Altium Designer
目录
目 录 1
1 .引言 1
1.1课题的研究背景 1
1.2轮毂电机的研究现状 1
1.2.1 国外研究现状 2
1.2.2 国内研究现状 3
1.3 研究的任务内容 4
2．轮毂电机驱动制动能量回收系统电路设计 5
2.1 轮毂电机制动能量回收原理 5
2.2 轮毂电机 6
2.2.1 轮毂电机驱动技术介绍 6
2.2.2 永磁无刷直流电机 6
2.3 超级电容 8
2.3.1 超级电容的简介 8
2.3.2 汽车制动过程中可回收能量的确定 8
2.3.3 超级电容具体参数的确定 10
2.4 DC/DC转换器 10
2.5 升压控制芯片GS3660 11
2.5.1 GS3660简介 11
2.5.2 GS3660芯片的特点 12
2.6 轮毂电机制动能量回收电路设计 13
3．Altium Designer设计 13
3.1 Altium Designer应用 13
3.1.1建立工作环境 14
3.1.2自定义元器件 14
3.1.3芯片电路图绘制 16
3.2绘制PCB 19
结论 22
致谢 23
参考文献 24
引言
1.1 课题的研究 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
背景
汽车产业的出现加快了中国经济和科技发展的步伐，但取得一系列成就的同时，也带来了一系列问题，如环境污染、能源不足等。环境污染方面，目前汽车所产生的尾气已成为城市重要污染源之一，城市中有八成多的CO以及四成多的都产自于汽车的尾气，同时产生的一些化学物质，这些化学物质会对人体的健康产生恶劣影响甚至会危害到人的生命安全[1]。根据国际能源署的最新数据，中国在2009年消费22.52亿吨石油当量，比美国石油消费当量高出4%。国际能源机构称,中国在未来的十年内可能超过美国成为全球最大的能源消费的国家,并且预计在未来20年内中国的耗能可能是现在的1.5倍,能源的人均需求会增涨四层[2]。
虽然现阶段汽车市场上已经出现的电动汽车有着特有的优势，但是由于其价格昂贵，续航里程达不到要求等原因，导致发展相对缓慢，很难与传统的燃油汽车进行市场竞争。要解决上述问题，除了解决电池续航能力不足的技术难关外，如何合理的从制动系统中回收可以利用的车载能源是当今电动汽车研制中的一道难关。轮毂电机驱动制动能量回收技术就是在这基础上逐渐发展起来，并且成为了研究的热点。
目前现有的汽车制动能量回收的方案有多种，但是蓄电池储能制动能量回收由于以电能方式储能，可实现的可能性高，控制方便，具有较好的发展前途。而且超级电容与轮毂电机的结构搭配为电化学储能制动能量回收提供了方便。
1.2 轮毂电机的研究现状
其实制动能量回收这项技术最初应用于电力机车，到1968年才运用在汽车中，但是由于当时电池技术还不是太成熟，所以发展很缓慢；至21世纪，随着能源短缺、环境污染等问题的出现下，又重新被提到当今迫切需要解决的研究课题上。在许多科研人员的不懈努力下研制出众多成果[3]。
1.2.1国外的研究现状
本田在1999年将制动能量回收装置应用在电动汽车“EV PLUS”中，在不同的工况下采取不同的控制策略，对制动能量回收系统的性能进行测试，最终得到预期的成绩[4]。如图1.1所示。
图1.1 EV PLUS电动汽车
以电动汽车出名的特斯拉，在2014年推出了两款纯电动汽车“MODEL S85”和“MODEL SP85”。这两款车在动力性能和燃油经济性有了前瞻性的突破，最高时速可以和一般的跑车相媲美。电池性能方面也有了较大的突破，其最大续驶里程高达502km。如图1.2所示。
图1.2 MODEL S85电动汽车
1.2.2 国内研究现状
目前国内在轮毂电机制动能量回收的研究方面还不是太成熟，研究还局限于理论分析和计算机仿真上。不过在众多的科研人员的努力下，在有些方面也取得了一些可喜的成果，为以后的研发打下坚实的基础。
目录
目 录 1
1 .引言 1
1.1课题的研究背景 1
1.2轮毂电机的研究现状 1
1.2.1 国外研究现状 2
1.2.2 国内研究现状 3
1.3 研究的任务内容 4
2．轮毂电机驱动制动能量回收系统电路设计 5
2.1 轮毂电机制动能量回收原理 5
2.2 轮毂电机 6
2.2.1 轮毂电机驱动技术介绍 6
2.2.2 永磁无刷直流电机 6
2.3 超级电容 8
2.3.1 超级电容的简介 8
2.3.2 汽车制动过程中可回收能量的确定 8
2.3.3 超级电容具体参数的确定 10
2.4 DC/DC转换器 10
2.5 升压控制芯片GS3660 11
2.5.1 GS3660简介 11
2.5.2 GS3660芯片的特点 12
2.6 轮毂电机制动能量回收电路设计 13
3．Altium Designer设计 13
3.1 Altium Designer应用 13
3.1.1建立工作环境 14
3.1.2自定义元器件 14
3.1.3芯片电路图绘制 16
3.2绘制PCB 19
结论 22
致谢 23
参考文献 24
引言
1.1 课题的研究 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
背景
汽车产业的出现加快了中国经济和科技发展的步伐，但取得一系列成就的同时，也带来了一系列问题，如环境污染、能源不足等。环境污染方面，目前汽车所产生的尾气已成为城市重要污染源之一，城市中有八成多的CO以及四成多的都产自于汽车的尾气，同时产生的一些化学物质，这些化学物质会对人体的健康产生恶劣影响甚至会危害到人的生命安全[1]。根据国际能源署的最新数据，中国在2009年消费22.52亿吨石油当量，比美国石油消费当量高出4%。国际能源机构称,中国在未来的十年内可能超过美国成为全球最大的能源消费的国家,并且预计在未来20年内中国的耗能可能是现在的1.5倍,能源的人均需求会增涨四层[2]。
虽然现阶段汽车市场上已经出现的电动汽车有着特有的优势，但是由于其价格昂贵，续航里程达不到要求等原因，导致发展相对缓慢，很难与传统的燃油汽车进行市场竞争。要解决上述问题，除了解决电池续航能力不足的技术难关外，如何合理的从制动系统中回收可以利用的车载能源是当今电动汽车研制中的一道难关。轮毂电机驱动制动能量回收技术就是在这基础上逐渐发展起来，并且成为了研究的热点。
目前现有的汽车制动能量回收的方案有多种，但是蓄电池储能制动能量回收由于以电能方式储能，可实现的可能性高，控制方便，具有较好的发展前途。而且超级电容与轮毂电机的结构搭配为电化学储能制动能量回收提供了方便。
1.2 轮毂电机的研究现状
其实制动能量回收这项技术最初应用于电力机车，到1968年才运用在汽车中，但是由于当时电池技术还不是太成熟，所以发展很缓慢；至21世纪，随着能源短缺、环境污染等问题的出现下，又重新被提到当今迫切需要解决的研究课题上。在许多科研人员的不懈努力下研制出众多成果[3]。
1.2.1国外的研究现状
本田在1999年将制动能量回收装置应用在电动汽车“EV PLUS”中，在不同的工况下采取不同的控制策略，对制动能量回收系统的性能进行测试，最终得到预期的成绩[4]。如图1.1所示。
图1.1 EV PLUS电动汽车
以电动汽车出名的特斯拉，在2014年推出了两款纯电动汽车“MODEL S85”和“MODEL SP85”。这两款车在动力性能和燃油经济性有了前瞻性的突破，最高时速可以和一般的跑车相媲美。电池性能方面也有了较大的突破，其最大续驶里程高达502km。如图1.2所示。
图1.2 MODEL S85电动汽车
1.2.2 国内研究现状
目前国内在轮毂电机制动能量回收的研究方面还不是太成熟，研究还局限于理论分析和计算机仿真上。不过在众多的科研人员的努力下，在有些方面也取得了一些可喜的成果，为以后的研发打下坚实的基础。
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