资源描述
开 题 报 告文 献 综 述1.1 课题研究背景和意义近年来，随着世界经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，汽车已越来越多地走进平常百姓家，世界汽车保有量呈现逐年递增的趋势。我国已经从 2009 年开始连续两年超越美国成为全球第一大汽车产销国1。预计 2020 年中国汽车保有量将超过 2 亿辆2。汽车保有量的不断增加，也带来了汽车用油量的急剧增加，2009 年，相比 2008 年净增加了 1600 万吨。自从 1993 年起首度成为石油净进口国，此后我国的石油对外依存度由当年的 6%逐年增加，2009 年我国石油对外依存度已高达 52%，超过了 50%的安全警戒线，这标志着中国能源已经从“比较安全”向“比较不安全”方向转移，2011 年甚至超过了美国，达到了 56.5%。随着能源消费的持续快速增长，我国的石油对外依存度仍将不断扩大，预计到 2015 年将达到 60%，2020 年达到 65%，汽车行业预测：到 2020 年我国汽车用油缺口将达到 1.3 亿吨3。伴随着我国汽车产业的快速增长和能源消耗的不断增加，汽车尾气排放已不容忽视。2010 年，国机动车排放污染物总共达到了 5.2 亿吨，这其中，汽车是污染物总量的主要贡献者。目前，汽车尾气排放已逐渐成为各城市大气污染的主要因素之一。除此之外，能够造成温室效应的二氧化碳排放中，有 25 来自于汽车，我国的二氧化碳排放已居全球第二位。汽车尾气对环境造成的污染日益严重，已经是大气环境最突出、最紧迫的问题之一。发展新能源汽车包括混合动力汽车（HEV）、纯电动汽车（PEV）以及燃料电池汽车（FCEV）是实现我国能源安全和环境保护以及中国汽车工业健康可持续发展的必然趋势。纯电动汽车以车载二次电源作为储能方式，以电动机为动力装置驱动车辆行驶，相比混合动力汽车而言，具有零排放、低噪声且结构简单等特点，而相比燃料电池则在当前更具产业化的基础，因此而受到了世界各国政府及汽车企业的广泛关注。目前纯电动汽车的产业化已成为各汽车企业的重要目标，同时这也对提高纯电动汽车整车技术和性能水平提出了更为急切的需求。1.2 国内外发展现状纯电动汽车至今已有一百多年的历史，最早电动汽车的出现甚至于还比内燃机汽车早了十几年，但是由于受制于当时动力电池和驱动控制技术的不成熟，发展一直较缓慢且远远落后于传统内燃机汽车。后来随着电力电子技术的不断发展尤其是动力电池技术水平的提高，电动汽车经历了几次跨越式的发展，技术水平有了较大得提高4特别是近年来出于环境保护和能源节约的双重考虑，政府部门逐渐对汽车排放提出了更高的要求，各汽车企业也希望在未来的汽车格局中占据一席之地，引发了新一轮电动汽车的研发、示范和产业化。车（PHEV）技术路线图中提出到 2020 年纯电动车和混合动力车每年销量达到 500 万辆的激进计划。目前，欧洲、日本、美国的电动汽车产业规划已基本形成，大部分汽车厂商都在全面推进 EV 及 PHEV 开发，普遍把 20132015 年定为了电动汽车甚至是燃料电池汽车进入市场、实现产业化的重要节点。这不仅是出于环保和油价方面的考虑，而更是在未来汽车行业领域中取得领先地位的一个重要保证。对于纯电动汽车市场来说，日本公司相对来说发展地更为迅速。2010 年日产公司推出了号称是世界上第一台可交付日常使用的量产纯电动汽车 LEAF，该车是在日产骐达（Tiida）的基础上改型设计的产品具有为电动车特殊设计的底盘布局，采用内置式永磁同步电机（IPM），且为了更适应整车的电驱动要求，对电机进行了优化设计，电机结构更为紧凑，功率密度和高能量密度较高。该车于 2010 年 12 月底在日本、美国及欧洲上市，近期将引入中国。目前 LEAF 已普遍被认为是当前纯电动市场上的典型代表作截止到 2011 年 9 月底，日产 LEAF 已在全球 15 个国家中销售了 1.5 万辆，总行驶里程预计已超过 3000 万公里。2011 年，LEAF 被欧洲媒体评选为“年度汽车”。日本三菱公司推出了量产型的纯电动汽车 i-Mi EV，于 2010 年 4 月开始面向日本本土用户发售。该车突出了小型化的设计特点，尤其是在整车降重方面，相比 1994年的电动车型，电池系统占整车的重量比已从原来的 35%下降到了 17%。包括一直都坚持“电动车辆的真正形态是混合动力车”（含 PHEV）的丰田和本田公司也于 2010 年底相继宣布欲量产纯电动汽车（EV）。丰田公司推出了分别小型车“i Q”和 SUV 车型 RAV4 基础上开发的“i Q EV”和“RAV4 EV”纯电动车型。本田公司则推即将投产的以小型车“Fit”为原型的“Fit EV”。纯电动汽车整车性能水平的提高是一个复杂的系统工程，需要多学科多门类的协调发展。目前，对于纯电动汽车整车性能水平提高的途径有很多，包括电机电池系统部件水平的提高，整车轻量化、流线车身设计以及低阻轮胎的应用等。而对于整车而言，动力系统参数的匹配设计优化以及整车控制技术的提升都是提高整车性能。参考文献：1王军方,丁焰,汤大钢.机动车污染防治政策与管理J.环境保护, 2011 (24): 14-17. 2盂庆云.关于氢能在未来交通领域的应用和发展方向的思考J.中国新能源,2010 (001): 1-3. 3工信部数据.http:/www.miit.gov.cn/n11293472/index.html. 4陈清泉,孙立清.电动汽车的现状和发展趋势J.科技导报,2005,23(4):24-28. 5王宇宁.国外电动汽车的发展战略J.汽车工业研究,2005(9):35-40. 6 Chan C C. The state of the art of electric and hybrid vehiclesJ. Proceedings of the IEEE, 2002, 90(2): 247-275. 7孙逢春.德国和法国电动汽车的现状和发展J.科技潮,2004(8):38-39. 8张平,胡安荣.我国电动汽车产业发展路线图研究J.现代经济探讨, 2012, 10: 007. 9边耀璋.汽车新能源技术M.人民交通出版, 2003. 10Gasworth S, Tankala T, Kancharla A, et al. Improved Battery Performance in Electric Vehicles via Reduced Glazing Thermal ConductivityJ. SAE Technical Paper, 2011: 01-1341. 11邓伟文.电气化与智能化技术未来汽车的驱动力J.汽车安全与节能学报, 2010,1(003):179-189. 12杨华,孙振东,刘玉光.纯电动汽车关键技术研究J.北京汽车, 2007, 6: 24-26. 13姬芬竹,高峰,周荣.纯电动汽车传动系参数匹配的研究J.汽车科, 2005 (006): 22-25. 14杨易,江清华,周兵,等.纯电动汽车最佳动力性换挡规律研究J.汽车技术,2011 (3):1-5. 15姬芬竹,高峰,吴志新.纯电动汽车传动系参数的区间优化方法J.农业机械学报, 2006,37(3):5-7. 16黄康,罗时帅,王富雷.纯电动汽车动力系统传动比优化设计J.中国机械工程, 2011,22(5):625-629. 17周兵,江清华,杨易,等.基于行驶工况的纯电动汽车比能耗分析及传动比优化J. 中国机械工程,2011,22(10):1236-1241. 18周兵,江清华,杨易.两挡变速器纯电动汽车动力性经济性双目标的传动比优化J. 汽车工程,2011(9):792-797. 19周保华.电动汽车传动系统参数设计及换挡控制研究D.重庆:重庆大学,2010.20 TOGAI K.Inexperienced Drivers Behavior, and Control Technology that Adapts Powertrain Behavior to DriversJ. 21Sajith A H,Babu S N, Kumar V, et al. Optimisation of an Electric Drive Train for On RoadElectric VehicleJ. 2009.22张毅.纯电动轿车动力总成控制系统的研究D.上海:上海交通大学,2007. 23候泽跃.纯电动汽车转矩控制策略的研究J.中国高新技术企业，2012,237(30): 12-14. 24秦大同,周孟喜,胡明辉,胡建军,陈淑江.电动汽车的加速转矩补偿控制策略 J. 公路交通科技, 2012,29(5): 146-151. 25王佳,杨建中,蔡志标,等.基于模糊控制的纯电动轿车整车优化控制策略J.汽车工程,2009,31(4):362-365. 26华梦新.纯电动车整车控制策略的研究D. 哈尔滨:哈尔滨工业大学,2010.27郭建龙,陈世元.电动汽车驱动用电机的选择J.汽车电器, 2007 (001): 9-12. 28国家高技术研究发展计划（863 计划）现代交通技术领域电动汽车关键技术与系统集成（一期)重大项目课题申请指南,2010. 29张承宁.电动汽车电机驱动系统测试与评价情况报告R.北京理工大学,国家电动车辆工程实验室, 2009.开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1.研究解决的问题：（1）提出将“动力电池全生命周期续驶里程”作为纯电动整车维护和使用成本的重要表征因素，并将其应用于动力系统参数匹配优化过程中，实现对力电池参数配置的合理调整。 （2）从纯电动汽车整车性能需求角度，系统性地分析了动力系统部件特征参数与系统特性以及整车性能之间的内在联系，建立了纯电动整车与动力系统部件之间的桥梁和纽带，为纯电动汽车动力系统技术平台奠定基础，并有利于纯电动整车对动力系部件提出更为切实可行的技术需求。（3）提出“整备质量最小”动力系统参数手动整定优化方法，以动力性要求为切入点，以满足单次续驶里程和动力电池全生命周期续驶里程为约束调整条件，无需较复杂的系统模型和繁琐计算，通过手动参数整定满足整车降重的基本匹配要求；提出动力系统参数“全局优化方法” ，建立基于模拟退火 PSO 优化算法软件和纯电动整车性能仿真软件相联合的参数优化机制，尽可能发挥动力系统参数匹配对整车性能提升的潜力（4）提出适用于纯电动汽车的整车控制软件架构，并提出基于基准转矩 MAP 加模糊转矩补偿的一般模式转矩控制方案，提高了转矩控制的灵活性，更有利于实现对转矩控制的优化；在动力模式下，提出了急加速意图识别和直接踏板转矩控制策略，提高了转矩控制的灵敏性，突出了整车的动力性表现；在经济模式下，降低基准转矩 MAP 获得更好的经济性的同时，引入经过遗传算法优化后的模糊转矩补偿机制，在侧重整车经济性提高的同时，兼顾了一般动力性的考虑，提升了驾驶感觉。2.研究方案：（1）针对更多型式的驱动电机和动力电池样品进行理论和试验研究，进一步提高部件特性结果的精度和可扩展性，建立更加丰富和完善的动力系统技术平台研究体系。（2）将项目组正在研制开发的两档变速器应用于目标车型，对动力系统参数匹配方案进行实车性能验证，并在控制策略中加入针对两档变速器的换挡控制策略优化，提高工作点优化效果。（3）建立纯电动汽车整车电子/电气网络（E/E）架构，并开发热管理系统，将电机电池等部件的冷却系统以及空调、加热等舒适系统纳入整车热管理网络，进一步提高整车能量优化效果。 毕 业 设 计 开 题 报 告指导教师意见：指导教师： 年 月 日所在系审查意见：系主任： 年 月 日
展开阅读全文