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，預計到 2015 年將達到 60%，2020 年達到 65%，汽車行業(yè)預測：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前更具產(chǎn)業(yè)化的基礎，因此而受到了世界各國政府及汽車企業(yè)的廣泛關注。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，同時這也對提高純電動汽車整車技術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，但是由于受制于當時動力電池和驅(qū)動控制技術的不成熟，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的不斷發(fā)展尤其是動力電池技術水平的提高，電動汽車經(jīng)歷了幾次跨越式的發(fā)展，技術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)領域中取得領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）的基礎上改型設計的產(chǎn)品具有為電動車特殊設計的底盤布局，采用內(nèi)置式永磁同步電機（IPM），且為了更適應整車的電驅(qū)動要求，對電機進行了優(yōu)化設計，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 已普遍被認為是當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雜的系統(tǒng)工程，需要多學科多門類的協(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、流線車身設計以及低阻輪胎的應用等。而對于整車而言，動力系統(tǒng)參數(shù)的匹配設計優(yōu)化以及整車控制技術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,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)技術平臺奠定基礎，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)的兩檔變速器應用于目標車型，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（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，進一步提高整車能量優(yōu)化效果。 畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告指導教師意見：指導教師： 年 月 日所在系審查意見：系主任： 年 月 日