面向?qū)ο蟮钠嚹Ｐ腕w系框架及性能計算開題報告

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開 題 報 告文 獻 綜 述1.1 課題研究背景和意義近年來，隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，汽車已越來越多地走進平常百姓家，世界汽車保有量呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢。我國已經(jīng)從 2009 年開始連續(xù)兩年超越美國成為全球第一大汽車產(chǎn)銷國[1]。預(yù)計 2020 年中國汽車保有量將超過 2 億輛[2]。汽車保有量的不斷增加，也帶來了汽車用油量的急劇增加，2009 年，相比 2008 年凈增加了 1600 萬噸。自從 1993 年起首度成為石油凈進口國，此后我國的石油對外依存度由當(dāng)年的 6%逐年增加，2009 年我國石油對外依存度已高達 52%，超過了 50%的安全警戒線，這標(biāo)志著中國能源已經(jīng)從“比較安全”向“比較不安全”方向轉(zhuǎn)移，2011 年甚至超過了美國，達到了 56.5%。隨著能源消費的持續(xù)快速增長，我國的石油對外依存度仍將不斷擴大，預(yù)計到 2015 年將達到 60%，2020 年達到 65%，汽車行業(yè)預(yù)測：到 2020 年我國汽車用油缺口將達到 1.3 億噸[3]。伴隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的快速增長和能源消耗的不斷增加，汽車尾氣排放已不容忽視。2010 年，國機動車排放污染物總共達到了 5.2 億噸，這其中，汽車是污染物總量的主要貢獻者。目前，汽車尾氣排放已逐漸成為各城市大氣污染的主要因素之一。除此之外，能夠造成溫室效應(yīng)的二氧化碳排放中，有 25 來自于汽車，我國的二氧化碳排放已居全球第二位。汽車尾氣對環(huán)境造成的污染日益嚴(yán)重，已經(jīng)是大氣環(huán)境最突出、最緊迫的問題之一。發(fā)展新能源汽車包括混合動力汽車（HEV）、純電動汽車（PEV）以及燃料電池汽車（FCEV）是實現(xiàn)我國能源安全和環(huán)境保護以及中國汽車工業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。純電動汽車以車載二次電源作為儲能方式，以電動機為動力裝置驅(qū)動車輛行駛，相比混合動力汽車而言，具有零排放、低噪聲且結(jié)構(gòu)簡單等特點，而相比燃料電池則在當(dāng)前更具產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)，因此而受到了世界各國政府及汽車企業(yè)的廣泛關(guān)注。目前純電動汽車的產(chǎn)業(yè)化已成為各汽車企業(yè)的重要目標(biāo)，同時這也對提高純電動汽車整車技術(shù)和性能水平提出了更為急切的需求。1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀純電動汽車至今已有一百多年的歷史，最早電動汽車的出現(xiàn)甚至于還比內(nèi)燃機汽車早了十幾年，但是由于受制于當(dāng)時動力電池和驅(qū)動控制技術(shù)的不成熟，發(fā)展一直較緩慢且遠遠落后于傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車。后來隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展尤其是動力電池技術(shù)水平的提高，電動汽車經(jīng)歷了幾次跨越式的發(fā)展，技術(shù)水平有了較大得提高[4]特別是近年來出于環(huán)境保護和能源節(jié)約的雙重考慮，政府部門逐漸對汽車排放提出了更高的要求，各汽車企業(yè)也希望在未來的汽車格局中占據(jù)一席之地，引發(fā)了新一輪電動汽車的研發(fā)、示范和產(chǎn)業(yè)化。車（PHEV）技術(shù)路線圖》中提出到 2020 年純電動車和混合動力車每年銷量達到 500 萬輛的激進計劃。目前，歐洲、日本、美國的電動汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃已基本形成，大部分汽車廠商都在全面推進 EV 及 PHEV 開發(fā)，普遍把 2013～2015 年定為了電動汽車甚至是燃料電池汽車進入市場、實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的重要節(jié)點。這不僅是出于環(huán)保和油價方面的考慮，而更是在未來汽車行業(yè)領(lǐng)域中取得領(lǐng)先地位的一個重要保證。對于純電動汽車市場來說，日本公司相對來說發(fā)展地更為迅速。2010 年日產(chǎn)公司推出了號稱是世界上第一臺可交付日常使用的量產(chǎn)純電動汽車 LEAF，該車是在日產(chǎn)騏達（Tiida）的基礎(chǔ)上改型設(shè)計的產(chǎn)品具有為電動車特殊設(shè)計的底盤布局，采用內(nèi)置式永磁同步電機（IPM），且為了更適應(yīng)整車的電驅(qū)動要求，對電機進行了優(yōu)化設(shè)計，電機結(jié)構(gòu)更為緊湊，功率密度和高能量密度較高。該車于 2010 年 12 月底在日本、美國及歐洲上市，近期將引入中國。目前 LEAF 已普遍被認(rèn)為是當(dāng)前純電動市場上的典型代表作截止到 2011 年 9 月底，日產(chǎn) LEAF 已在全球 15 個國家中銷售了 1.5 萬輛，總行駛里程預(yù)計已超過 3000 萬公里。2011 年，LEAF 被歐洲媒體評選為“年度汽車”。日本三菱公司推出了量產(chǎn)型的純電動汽車 i-Mi EV，于 2010 年 4 月開始面向日本本土用戶發(fā)售。該車突出了小型化的設(shè)計特點，尤其是在整車降重方面，相比 1994年的電動車型，電池系統(tǒng)占整車的重量比已從原來的 35%下降到了 17%。包括一直都堅持“電動車輛的真正形態(tài)是混合動力車”（含 PHEV）的豐田和本田公司也于 2010 年底相繼宣布欲量產(chǎn)純電動汽車（EV）。豐田公司推出了分別小型車“i Q”和 SUV 車型 RAV4 基礎(chǔ)上開發(fā)的“i Q EV”和“RAV4 EV”純電動車型。本田公司則推即將投產(chǎn)的以小型車“Fit”為原型的“Fit EV”。純電動汽車整車性能水平的提高是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要多學(xué)科多門類的協(xié)調(diào)發(fā)展。目前，對于純電動汽車整車性能水平提高的途徑有很多，包括電機電池系統(tǒng)部件水平的提高，整車輕量化、流線車身設(shè)計以及低阻輪胎的應(yīng)用等。而對于整車而言，動力系統(tǒng)參數(shù)的匹配設(shè)計優(yōu)化以及整車控制技術(shù)的提升都是提高整車性能。參考文獻：[1]王軍方,丁焰,湯大鋼.機動車污染防治政策與管理[J].環(huán)境保護, 2011 (24): 14-17. 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[29]張承寧.電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)測試與評價情況報告[R].北京理工大學(xué),國家電動車輛工程實驗室, 2009.開 題 報 告２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：1.研究解決的問題：（1）提出將“動力電池全生命周期續(xù)駛里程”作為純電動整車維護和使用成本的重要表征因素，并將其應(yīng)用于動力系統(tǒng)參數(shù)匹配優(yōu)化過程中，實現(xiàn)對力電池參數(shù)配置的合理調(diào)整。 （2）從純電動汽車整車性能需求角度，系統(tǒng)性地分析了動力系統(tǒng)部件特征參數(shù)與系統(tǒng)特性以及整車性能之間的內(nèi)在聯(lián)系，建立了純電動整車與動力系統(tǒng)部件之間的橋梁和紐帶，為純電動汽車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺奠定基礎(chǔ)，并有利于純電動整車對動力系部件提出更為切實可行的技術(shù)需求。（3）提出“整備質(zhì)量最小”動力系統(tǒng)參數(shù)手動整定優(yōu)化方法，以動力性要求為切入點，以滿足單次續(xù)駛里程和動力電池全生命周期續(xù)駛里程為約束調(diào)整條件，無需較復(fù)雜的系統(tǒng)模型和繁瑣計算，通過手動參數(shù)整定滿足整車降重的基本匹配要求；提出動力系統(tǒng)參數(shù)“全局優(yōu)化方法” ，建立基于模擬退火 PSO 優(yōu)化算法軟件和純電動整車性能仿真軟件相聯(lián)合的參數(shù)優(yōu)化機制，盡可能發(fā)揮動力系統(tǒng)參數(shù)匹配對整車性能提升的潛力（4）提出適用于純電動汽車的整車控制軟件架構(gòu)，并提出基于基準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩 MAP 加模糊轉(zhuǎn)矩補償?shù)囊话隳Ｊ睫D(zhuǎn)矩控制方案，提高了轉(zhuǎn)矩控制的靈活性，更有利于實現(xiàn)對轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)化；在動力模式下，提出了急加速意圖識別和直接踏板轉(zhuǎn)矩控制策略，提高了轉(zhuǎn)矩控制的靈敏性，突出了整車的動力性表現(xiàn)；在經(jīng)濟模式下，降低基準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩 MAP 獲得更好的經(jīng)濟性的同時，引入經(jīng)過遺傳算法優(yōu)化后的模糊轉(zhuǎn)矩補償機制，在側(cè)重整車經(jīng)濟性提高的同時，兼顧了一般動力性的考慮，提升了駕駛感覺。2.研究方案：（1）針對更多型式的驅(qū)動電機和動力電池樣品進行理論和試驗研究，進一步提高部件特性結(jié)果的精度和可擴展性，建立更加豐富和完善的動力系統(tǒng)技術(shù)平臺研究體系。（2）將項目組正在研制開發(fā)的兩檔變速器應(yīng)用于目標(biāo)車型，對動力系統(tǒng)參數(shù)匹配方案進行實車性能驗證，并在控制策略中加入針對兩檔變速器的換擋控制策略優(yōu)化，提高工作點優(yōu)化效果。（3）建立純電動汽車整車電子/電氣網(wǎng)絡(luò)（E/E）架構(gòu)，并開發(fā)熱管理系統(tǒng)，將電機電池等部件的冷卻系統(tǒng)以及空調(diào)、加熱等舒適系統(tǒng)納入整車熱管理網(wǎng)絡(luò)，進一步提高整車能量優(yōu)化效果。 畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告指導(dǎo)教師意見：指導(dǎo)教師： 年 月 日所在系審查意見：系主任： 年 月 日