基于ADVISOR混合动力汽车驱动系统的研究开题报告

毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目 :基于 ADVISOR 混合动力汽车驱动系统的研究 院 系 名 称 : 汽车与交通工程学院 专 业 班 级 : 车辆 07-6 班 学 生 姓 名 : 导 师 姓 名 : 开 题 时 间 : 2011 年 2 月 28 日 指导委员会 审查意见： 指导委员会 审查意见： 签字： 年 月 日 毕业设计（论文）开题报告 学生姓名 系部 汽车与交通工程学院 专业、班级 车辆 07-6 班 指导教师姓名 职称 实验师 从 事 专业 汽车服务 是否外聘 是 否 题目名称 基于 ADVISOR 混合动力汽车驱动系统的研究 一、 课题研究 现状、 选题 目的 和意义 研究现状 : 1.国内的研究现状： 随着石油资源的枯竭、人们环保意识的提高，混合动力汽车及电动汽车将成为新世纪前几十年汽车发展的主流，并成为我国汽车界所有业内人士的共识。我国政府也已经在国家高技术研究发展计划(863 计划 )中专门开列了包括混合动力汽车在内的电动汽车重大专项。 目前，我国在新能源汽车的自主创新过程中，坚持了政府支持，以核心技术、关键部件和系统集成为重点的原则，确立 了以混合电动汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车为“三纵”，以整车控制系统、电机驱动系统、动力蓄电池 /燃料电池为“三横”的研发布局，通过产学研紧密合作，我国混合动力汽车的自主创新取得了重大进展。形成了具有完全自主知识产权的动力系统技术平台，建立了混合动力汽车技术开发体系。混合动力汽车的核心是电池（包括电池管理系统）技术。除此之外，还包括发动机技术、电机控制技术、整车控制技术等，发动机和电机之间动力的转换和衔接也是重点。 从目前情况来看，我国已经建立起了混合动力汽车动力系统技术平台和产学研合作研发体系，取得了一系列 突破性成果，为整车开发奠定了坚实的基础。截止到 2009 年 1 月 31 日，在混合动力车辆技术领域，我国知识产权局受理并公开的中国专利申请为 1116 件。 在 1116 件专利申请中，发明为782 件（授权为 107 件）、实用新型为 334 件。掌握了关键零部件核心技术，自主开发出系列化产品，关键零部件产业化全面跟进。在混合动力汽车的核心 电池技术研发方面，我国已自主研制出容量为 6Ah-100Ah 的镍氢和锂离子动力电池系列产品，能量密度和功率密度接近国际水平，同时突破了安全技术瓶颈，在世界上首次规模应用于城市公交大客车；自主开 发的 200kW 以下永磁无刷电机、交流异步电机和开关磁阻电机，电机重量比功率超过 1300w/kg，电机系统最高效率达到 93；自主开发的燃料电池发动机技术先进，效率超过 50%，成为世界上少数几个掌握车用百千瓦级燃料电池发动机研发、制造以及测试技术的国家之一。与此同时，混合动力汽车关键零部件的产业化全面跟进，生产配套能力显著增强。近来，力神、比亚迪、比克、万向等动力电池企业投入数十亿资金加快产业化建设，上海电驱动、大郡、湘潭电机、南车时代等电机企业加强与上下游企业合作，积极完善产业链建设。在未来 2-3 年内，预计 将形成 20 亿 Ah 以上的动力电池和全系列驱动电机生产能力，能够满足100 万辆混合动力及电动汽车的配套要求。 掌握了电动汽车整车开发关键技术，形成了各类电动汽车的开发能力。我国混合动力汽车在系统集成、可靠性、节油性能等方面进步显著，不同技术方案可实现节油 10%-40%。同时，各汽车企业对混合动力汽车的研发和产业化投入显著增强，产业化步伐不断加快。目前，国内汽车企业已将混合动力汽车作为未来主流竞争型产品在战略上高度重视，一汽、东风、上汽、长安、奇瑞、比亚迪等都已投入了大量的人力、物力，混合动力车型已完成样车开发， 并有部分车型已经实现小批量上市。 虽然电动汽车具有很多优点，但是它不能取代传统的燃气动力模式，而混合动力汽车是目前新型清洁动力汽车中最具有产业化和市场化前景的车型，其发展方向是真正零排放、无污染，不消耗燃油的燃料电池车辆。现在混合动力汽车在欧美国家及日本已形成产业化，而国内还处于起步阶段，没有形成产业化。 2.国外的研究现状： 日本混合动力汽车的发展： 在 1997 年日本就率先进入混合动力汽车商业生产，现在技术已经完全成熟，进入大批量生产，产销量逐年增加，现在混合动力汽车已经开始成为发展的主流。 美国在混合动 力车开发生产中的表现： 早在 1997 年，美国 PNGV 就根据当时的进展情况，筛选出压燃直喷 (CIDI)发动机，混合动力电驱动系统 ,燃料电池 (含储能电池 )和轻质材料 4 项新技术 ,组织和号召大家重点突破，混合动力技术是重点之一，鉴于直喷柴油机也是一项重点，为了容易达到 PNGV80MPG(33.78Km/L)的目标，美国三大汽车公司都发展了柴油机电动机混合动力，而且都按计划于 1999 年制造出柴油机混合动力轿车。如戴 -克公司 Dodge ESX3,适度混合动力系统（ mild hybrid），福特公司 Prodigy，低储能 需求 (LSR)混合电驱动系统，通用汽车公司 Precept，双轴混合电驱动系统等。虽然三家公司都完成了与政府的合作计划 ,并获得了 PNGV 的资金补助。但是都没有考虑商业化问题。现在为了实现商业化不得不重新开发市场需要的产品，并安排制造计划，这就比日本公司落后了大约 5 年。 2000 年以来，三大汽车公司总结了低批量生产电动汽车的经验教训，决定实施战略转变，将其混合动力系统装于高耗能和高价格的 SUV 和轻型载货车上。轻型载货车和 SUV 这类汽车在美国销售数量极大，所以改善这些车辆的燃料经济性 ,将对降低总体燃料消耗和 CO2 的产生更有意义。 欧洲对于混合动力汽车的观点： 欧洲的汽车公司认为 ,虽然汽油机混合动力技术节省汽油，也能降低排放 ,但相比之下柴油机轿车更好，因为柴油机已经发展成为清洁，平顺，安静的动力。增压器 ,高压燃料喷射系统已经将柴油机改进得和汽油机一样好 ,加上清洁低硫的柴油燃料，柴油机轿车已经具有更高的燃料经济性，同时柴油机比汽油电动混合动力更加简单、高效、制造费用较低 ,也能使制造者获得合理的利润。 1.8LTDI柴油机轿车燃油经济性大约是 21.1Km/L,价格则低于本田的 Civic。所以欧洲汽车公司的主要精力放在发展现 代增压直喷柴油机轿车上。 目的和意义： 在能源和环保的压力下，世界各大汽车公司无不涉足电动汽车领域，但是由于技术和经济上存在的各种困难，电动汽车还有相当长的路要走才有可能实现商品化，而混合动力汽车技术相对更为成熟，由于采用了精湛的机电耦合技术和智能化的整车控制策略，从而实现整车的高性能，低能耗和低排放，因此，日本、美国等多家汽车公司已经和正向市场推出各种混合动力汽车产品，预测表明到 2010 年全球混合动力汽车年产可达 294 万辆。 随着石油资源的枯竭、人们环保意识的提高，电动汽车及混合动力汽车将成为新世纪前几十 年汽车发展的主流，这一点也是我国汽车界所有业内人士的共识。我国政府已经在国家高技术研究发展计划 (863 计划 )中专门有电动汽车重大专项 (包括燃料电池整车、混合动力整车和纯电动车 )，北京申报成功 2008 年奥运会后，我国政府对汽车排放的要求将会越来越严，北京市环保局明确表示北京市将与国际汽车排放的要求同步，上海、广州也将一步和国际接轨。在我国大中城市都普遍存在着十分严重的汽车尾气排放污染问题，其中轿车排放为城市汽车尾气排放污染的主要污染源之一，因此混合动力汽车有着广阔的市场空间，特别是开发用于城市交通 (如出租车 )和城市之间的混合动力汽车在我国有着得天独厚的发展条件和广阔的应用前景。 相对于传统内燃机汽车而言，混合动力电动汽车的优势在于增加了动力系统部件的种类和组合方式。并根据车辆的运行工况对各部件的工作方式进行了优化组合，使作为主动力源的内燃机能够在经济运行区工作，以保证车辆低能耗性、低排放性和良好的动力性。 自改革开放以来，我国的汽车工业取得了很大的发展，但在全球市场所占比重仍很小，尤其是大多数国产汽车的排放污染比较严重。现行的汽车排放标准的限制水平远低于发达国家，如一氧化碳的限值是欧洲标准的 8 倍，而碳氢和氮氧化 物更高达 lO 倍。国际上，涌动的混合动力汽车热，为我国汽车工业实现技术跨越发展提供了空前的机遇。但混合动力汽车与传统的汽油汽车对比，它不单纯是发动机的简单替换，其设计、加工、材料以及电气、控制系统都要相应地做出改变，使整车参数合理匹配。这意味着以汽车工业为国民经济支柱的世界发达国家的工业体系面临着重大的调整，选择发展 混合动力汽车为我国汽车工业发展的新的增长点，对于改变我汽车工业的落伍状况、促进经济发展、增强国家实力具有现实的战略意义，而不仅仅只是环境保护和节约能源的问题。 二、设计（论文） 的基本内容 、 拟解决的主要问题 1、研究的 基本 内容 1) 研究混合动力汽车的关键性问题，如电池、驱动系统、控制机电机等 2) 针对电力辅助混合动力汽车驱动系统进行分析 3) 混合动力汽车驱动系统参数设计 4) 针对混合动力汽车驱动系统进行建模仿真 5) 设计混合动力汽车驱动系统的参数，发动机、电动机和储能元件的选型并计算加速与匀速行驶时的功率以及传动系传动比等 2、 拟解决的主要问题 1) 混合动力汽车驱动系统设计和匹配的理论研究 2) 混合动力汽车驱动系统主要部件的特性分析 3) 电力辅助型混合动力汽车驱动系统参数设计 4) 混合动力汽车驱动系统控制策略研究 三、技术路线 （研究方法） 查阅相关资料 确定设计方案与方法 发动机、电动机选择，驱动系统控制策略研究 驱动系统设计 建模、仿真 得出结论 调查研究 调 查 研 究 查研究 电力辅助型混合动力汽车发展需解决的问题 电池及电池的管理系统 电机及控制系统 驱动系统控制策略 分析行驶路况、发动机扭矩特性，确定工作模式 建立数学模型 调 研 驱动系统设计 混合动力车分类 四、进度安排 ( 1 ) 调研、资料收集，完成开题报告 第 12 周 ( 2 ) 论文的撰写，完成中期检查 第 39 周 ( 3 ) 毕业论文提交 第 913 周 ( 4 ) 毕业论文修改完善 第 1316 周 ( 5 ) 毕业设计答辩准备及答辩 第 17 周 五、 参考文献 1、张兴业 .国际汽车工业的技术革命 .汽车工程 .2005 年 (第 27 卷 )第一期。 2、麻友良，陈全世 .公路交通科技。混合动力电动汽车的发展 .2001(2)。 3、何洪文，祝嘉，光李剑 .车辆与动力技术 .混合动力电动汽车技术发展与现状 .2004(2) 4、刘正耀等 .丰田 PRUISE 混合电动车测试分析 .电动汽车、清洁燃料及汽车环保技术交流研讨会 .2004 5、王冬 等 .混合动力电动汽车动力系统选型策略分析 .汽车工业研究 .2001 年第二期 6、张俊智等 .不同混合动力电动轿车方案的比较与分析 .汽车工程 .2002 年（第 24 卷）第 4 期 7、孙立清 .并联混合动力车辆结构及其能量分配控制策略 .电动汽车、清洁燃料及汽车环保技术交流研讨会 .2004 8 Z Rahman， K L Butler and M Ehsani A CompariSOn Study Between Two Parallel Hybrid Contr01 ConceptS SAE 2000 01 0994， 1997 9 郭炳熄，李新海，杨松青化学电源一电池原理及制造技术长沙：中南工业大学出版 长沙：中南大学出版社， 2003， 120 140 10 Antoni Szumanowski，陈清泉等编译混合电动车辆基础北京：北京理工大学出版社， 2001，27 37 11 Matthew A1arl Merkle Variable Bus Voltage Modeling for Series Bybrid Electric