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新型電動自行車及動力反饋制動系統設計.zip

資料分類:機械工程 上傳會員:小九 更新時間:2017-03-27
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摘要:20世紀汽車產業高速發展,資源無節制消耗,污染物的過量排放,還有受油價上漲和環保意識等因素的影響,電動自行車已成為大部分人的選擇。但是,電動自行車的動力性能由驅動系統決定且續駛里程(即能量供給)受限于蓄電池的存儲電量,為提高動力性能和續航里程,須對電動自行車驅動電機的特性及能量回收控制策略進行分析研究。

本文研究了電動自行車在制動過程中的能量回饋,設計了永磁無刷直流電動機在電動自行車制動過程中的能量再生反饋控制系統。從理論上分析了永磁無刷直流電動機利用位置傳感器檢測轉子位置的方法,并對換相過程做較詳細的介紹。

本文首先系統的對電動自行車的運行狀態進行了分析,分別對電動自行車的運行阻力、慣性力、再生制動力以及所需要的牽引力進行了計算。根據所需要的牽引力,在本設計中也對無刷直流電動機和電池進行了選型計算。再其次,本文對電動自行車的能量反饋控制方案進行了研究,內容包括輪轂電機的調速、電動車再生制動的控制。本文著重研究并設計了永磁無刷直流輪轂電機的能量的回收。

 

關鍵詞:電動自行車;動力性能;再生制動;電機控制;永磁無刷直流輪轂電機

 

目錄

摘要

Abstract

1  緒論-1

1.1 課題來源,目的,意義與該課題的市場前景-1

1.2 有關電動自行車的概念-1

1.2.1 什么是電動自行車-1

1.2.2 電動自行車的種類-1

1.2.3 電機-2

1.2.4 電池-2

1.2.5 控制器-3

1.3 電動自行車整車參數的設計-3

1.4 設計任務-3

1.5 研究意義-4

2 電動自行車動力性能分析-5

2.1 電動車運行方程-5

2.2 電動自行車的行駛力學-6

2.2.1 車輛模型-6

2.2.2 電動車阻力計算-7

2.2.3 空氣阻力-8

2.2.4 電動車慣性力的計算-8

2.2.5 電動車的牽引力計算-9

2.3 電動自行車的動力性能-10

2.3.1 自行車基本參數介紹-11

2.4 制動系統-11

2.4.1 電動自行車剎車分類-11

2.4.2 制動力的分析與求解-11

2.4.3 手動制動器的設計-12

2.5 蓄電池的種類和結構-14

2.6 動力傳動系統設計-15

2.6.1 驅動方式對兩輪電動車性能的影響-15

2.6.2 電動自行車驅動系統的構成-16

2.6.3 無刷直流電動機驅動系統-16

3 電動自行車的運行控制-18

3.1 電動機的選擇-18

3.1.1 直流電動機的特點-18

3.1.2 電動機容量選擇的原則-19

3.1.3 電動機的發熱與冷卻-19

3.1.4 選擇步驟:-20

3.1.5 無刷直流電動輪轂的選型計算-20

3.1.6 電動自行車的續行距離-21

3.2 無刷電動機的調速控制系統-22

3.2.1 直流電動機的機械特性-22

3.2.2 脈寬調制(PWM)-23

3.2.3 傳感器-23

3.3 電動車控制系統設計-24

3.3.1 控制系統的組成-24

3.3.2 控制系統設計方案-24

4 電動自行車的能量回收-28

4.1 制動模式與能量的分析-28

4.2 能量回饋的控制策略-29

4.3 電動自行車能量的消耗評價方法-29

4.3.1 能量流分配關系及能量測量-30

4.3.2 能耗影響因素分析-30

4.4 制動效能及制動能量回收的約束條件-30

4.4.1 自行車的制動效能-30

4.5 制動能量回收控制算法-31

4.5.1 制動能量回收的約束條件-31

4.6 永磁無刷直流電機相關性能及其能量回饋制動原理-32

4.6.1 永磁無刷直流電機及其基本工作原理-32

4.6.2 直流電動機的制動方式-33

4.6.3 永磁無刷直流電機能量回饋制動原理-35

結論-39

致謝-40

參考文獻-41

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