電動(dòng)汽車能量回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究開題報(bào)告

開 題 報(bào) 告1結(jié)合畢業(yè)論文情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫 2000 字左右的文獻(xiàn)綜述：文 獻(xiàn) 綜 述1.1 背景 自從世界上第一輛汽車誕生至今短短一百多年的時(shí)間里，汽車已經(jīng)遍布世界各地角落并且成為人類社會(huì)生產(chǎn)和生活必不可少的交通工具。汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展不僅帶動(dòng)世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，給人們生活帶來(lái)便利，也給全球環(huán)境造成巨大污染，氣候變暖已經(jīng)成為人類不得不面對(duì)的問(wèn)題。有調(diào)查顯示，全球汽車保有量已經(jīng)超過(guò) 10 億輛，按世界人口平均每 6 人就擁有一輛，消耗了全球石油產(chǎn)量的 55%。隨著全球汽車保有量的不斷提升，傳統(tǒng)燃油汽車所帶來(lái)的能源危機(jī)和氣候變暖日益嚴(yán)重。各國(guó)政府和汽車企業(yè)普遍意識(shí)到節(jié)能和減排是未來(lái)汽車發(fā)展的必然方向，新能源電動(dòng)汽車應(yīng)運(yùn)而生。目前用于車載的電儲(chǔ)能裝置主要是蓄電池儲(chǔ)能裝置，儲(chǔ)能裝置既可以作為為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供能量，又可以作為回饋系統(tǒng)回收制動(dòng)能量。目前，世界發(fā)達(dá)國(guó)家的電動(dòng)汽車技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，并且相繼有多款電動(dòng)汽車問(wèn)世。日本豐田公司生產(chǎn)的混合動(dòng)力汽車 Prius 全球銷售超過(guò) 50 萬(wàn)輛 1。美國(guó)通用、福特、克萊斯勒三大汽車公司與美國(guó)能源部合作推出了三款混合動(dòng)力概念車 GM Precept、Ford Prodigy 以及 Dailmler Chysler Dodge EXS32。我國(guó)的電動(dòng)汽車技術(shù)水平與產(chǎn)業(yè)化和國(guó)外相比差距相對(duì)較小，基本處于同一起跑線上。東風(fēng)電動(dòng)汽車股份有限公司研發(fā)生產(chǎn)了神龍富康純電動(dòng)轎車、EQ7200 混合動(dòng)力轎車和 EQ61100 混合動(dòng)力公交車等車型，福田迷笛、比亞迪 E6、江淮同悅、奇瑞 QQ 的車型均已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn) 3。而電動(dòng)汽車在頻繁的制動(dòng)過(guò)程中有許多能量流失浪費(fèi)，研究電動(dòng)汽車在行車制動(dòng)時(shí)的能量回饋吸收，使得能量得到進(jìn)一步的應(yīng)用，提高能量利用效率，延長(zhǎng)續(xù)航里程，對(duì)電動(dòng)汽車發(fā)展有著重大的意義。1.2 課題研究的目的和意義電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車先比有以下優(yōu)點(diǎn)：零排放、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、噪聲低、能量利用效率高、易于實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速、整車維護(hù)保養(yǎng)便捷、經(jīng)濟(jì)性較高、百公里能源消耗相較于傳統(tǒng)汽車大大節(jié)省了資源。純電動(dòng)汽車具有諸多優(yōu)勢(shì)卻遲遲不能成為主流交通工具，因?yàn)槠淙觞c(diǎn)和局限性同樣明顯：(1) 充電時(shí)間長(zhǎng)；（2）續(xù)航里程不足；（3）無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速能量補(bǔ)給；（4）整車制造成本高；（5）電池更換費(fèi)用高。在電動(dòng)汽車研究中，如何研制高性能的儲(chǔ)能設(shè)備、以及如何提高汽車能量的利用率，是所有研究中比較重要的兩個(gè)方面。盡管汽車蓄電池技術(shù)發(fā)展迅速，但受經(jīng)濟(jì)性、安全性等等因素的制約，很難在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)重大突破。因此如何提高電動(dòng)汽車的能量利用率是一個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題。研究制動(dòng)能量回收對(duì)提高電動(dòng)汽車的能量利用率是非常有意義的。電動(dòng)汽車在制動(dòng)過(guò)程中，汽車的動(dòng)能通過(guò)摩擦轉(zhuǎn)化為熱能而散掉，大量的能量被浪費(fèi)掉。據(jù)相關(guān)數(shù) 據(jù)研究表明，在幾種典型城市工況下，汽車制動(dòng)時(shí)由摩擦制動(dòng)耗散的能量占汽車 總驅(qū)動(dòng)能量的 50%左右 4。國(guó)外有關(guān)研究表明，在存在較頻繁的制動(dòng)與起動(dòng)的城市工況運(yùn)行條件下，有效地回收制動(dòng)能量，電動(dòng)汽車大約可降低 15% 的能量消耗，可使電動(dòng)汽車的行駛距離延長(zhǎng) 10%30% 5 6。本課題研究的是根據(jù)當(dāng)前新能源汽車發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)當(dāng)前電動(dòng)汽車所用制動(dòng)能量回收系統(tǒng)進(jìn)行分析，對(duì)比各能量回收系統(tǒng)方案設(shè)置、儲(chǔ)能方式及應(yīng)用情況，研究不同剎車模式對(duì)制動(dòng)能量回收的約束，得出電動(dòng)汽車能量再生控制策略。 1.3 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀分析近年來(lái)，由于回收電動(dòng)汽車的制動(dòng)能量不僅能提高電動(dòng)汽車的能量利用率，增加汽車?yán)m(xù)航里程，還能保護(hù)制動(dòng)器，有效提高整車的安全性。因此，國(guó)內(nèi)外對(duì)其進(jìn)行大量的研究。美國(guó) Texas A&M 大學(xué)的 Yimin Gao 等提出了評(píng)價(jià)制動(dòng)能量回收效率的三種 制動(dòng)力分配控制策略，在此基礎(chǔ)上建立了純電動(dòng)汽車的制動(dòng)能量仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停?針對(duì)不同的制動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn) 7。他們提出基于制動(dòng)能量回收系統(tǒng)的純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車 ABS 系統(tǒng)的控制策略，通過(guò)精確設(shè)計(jì)電機(jī)制動(dòng)力門限值，使得再生制動(dòng)系統(tǒng)與ABS 系統(tǒng)可兼容工作 8。Wicks 等建立了城市客車在市區(qū)行駛循環(huán)工況下的數(shù)學(xué)模型，研究再生制動(dòng)系統(tǒng) 的節(jié)能效果 9。美國(guó) Texas A&M 大學(xué)的 Hongwei Gao 等提出了混合動(dòng)力汽車基 于開關(guān)磁阻電機(jī)再生制動(dòng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，并在行駛循環(huán)工況下進(jìn)行了能量回 收 效 率 的 分 析 1()。 近年來(lái)，世界各大汽車公司都推出了自己的能量回收系統(tǒng)，他們所采用的再生制動(dòng)系統(tǒng)控制策略都比較先進(jìn)。豐田公司的 ECB 制動(dòng)系統(tǒng)，本田公司的 ESP 系統(tǒng)，特斯拉、寶馬、奧迪等中高端車型，福特公司的 Prodigy，日產(chǎn)的 Tino 和通用的 Precept 轎車均為新研制出的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，它們的制動(dòng)系統(tǒng)都具有制動(dòng)能量回收功能 11。目前，國(guó)內(nèi)制動(dòng)能量回收技術(shù)處于剛剛起步階段，大部分的研究都停留在理論計(jì)算和建模仿真階段。清華大學(xué)的羅禹貢、李蓬等基于最優(yōu)控制理論設(shè)計(jì)了制動(dòng)力分配模型。得出結(jié)論為顯著提高汽車制動(dòng)響應(yīng)速度提高制動(dòng) 能量回收率 10%12。北京理工大學(xué)李玉芳、林逸等研究得到再生制動(dòng)力和液壓制動(dòng)力的分配與控制規(guī)律 13。上海交通大學(xué)王保華、張建武等研究得到純電機(jī)制動(dòng)效能高，能量回收率 29%機(jī)電混合反之 (僅 2%)14。西安交通大學(xué)白志峰、 曹秉剛等以蓄電池充電電流為控制對(duì)象的再生制動(dòng)方案得到即可保證制動(dòng)安全制動(dòng)性能又保護(hù)蓄電池 15。從國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀可看出，汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)研究主要集中在回收制動(dòng)能量方法、回收制動(dòng)能量的效率、驅(qū)動(dòng)電機(jī)與功率轉(zhuǎn)換器的控制技術(shù)、再生制動(dòng)控制策略、機(jī)電復(fù)合制動(dòng)的協(xié)調(diào)等方面。目前急需解決制動(dòng)能量回收系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。合理配置能量轉(zhuǎn)換裝置、能量?jī)?chǔ)存技術(shù)和控制策略，在保證車輛安全性能的條件下達(dá)到再生制動(dòng)功能與效率的優(yōu)化。隨著電機(jī)技術(shù)、能量?jī)?chǔ)存技術(shù)及控制技術(shù)的發(fā)展，再生制動(dòng)技術(shù)將成為現(xiàn)代汽車的一種常規(guī)配置。參考文獻(xiàn)：1 曹秉剛.中國(guó)電動(dòng)汽車技術(shù)新進(jìn)展J.西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2007,41:1-1.2徐哲.我國(guó)電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀與對(duì)策J.車界論壇，2006,2.3過(guò)學(xué)迅，張靖.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車再生制動(dòng)系統(tǒng)的建模與仿真.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào).2005,27(1):22-26.4Eiji Nakamura，Masayuki Soga,Akira Saka.Development of Electronically Controlled Brake System for Hybrid VehicleJ, SAE paper,2002-01-0300.5仇斌，陳世全.北京市區(qū)電動(dòng)輕型客車制動(dòng)能量回收潛力J.機(jī)械工程學(xué)報(bào).2005,41(12):35-366何仁，程青訓(xùn).帶有制動(dòng)能量再生系統(tǒng)的公共汽車制動(dòng)過(guò)程J.江蘇大學(xué)學(xué)報(bào).7 Yimin Gao.Investigation of the Effectiveness of Regenerative Braking for EV and HEV J.SAE paper,1999-01-2910.8Yimin Gao,MEHRDAD Ehsan.i Electrinic Braking System of EV and HEVIntegration of Regenerative Braking,Automatic Braking Forces Control and ABS J, SAEpaper, 2001-01-2478.9Frank Wicks, Justin Maleszweski, Colin Wright, Jan Zarybnicky. Analysis of Compressed Air Regenerative Braking and A Thermally Enhanced Option.IECEC-2002 Paper NO. 120139110 Hongwei Gao, Yimin Gao ?Mehrdad Ehsani.A Neural Network Based SRM DriveControl Strategy for Regenerative Braking in EV and HEV. Electric Machines and Drives Conference, 2001.IEM DC 2001.IEEE International 2001, Page(s):571-575.11 陳慶棒,何仁，商高高.汽車能量再生制動(dòng)技術(shù)研究現(xiàn)狀及其關(guān)鍵技術(shù).拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車.2008,35(6):70-72.12 羅禹貢,李蓬,等.基于最優(yōu)控制理論的制動(dòng)能量回收策略研究J.汽車工程， 2006,28(4):356-360.13 李玉芳,林逸,何洪文,陳陸華.電動(dòng)汽車再生制動(dòng)控制算法研究J.汽車工程，2007,29(11):1059-1062.14 王保華，張建武，羅永革.并聯(lián)混合動(dòng)力客車再生制動(dòng)仿真研究J.汽車工程， 2005,27(6):648-651.15 白志峰,曹秉剛等電動(dòng)汽車再生制動(dòng)H魯棒控制仿真研究J.系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2005,17(12):2975-2978. 開 題 報(bào) 告本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）：2.1 研究目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題(1）研究目標(biāo) 根據(jù)當(dāng)前新能源汽車發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)當(dāng)前電動(dòng)汽車所用制動(dòng)能量回收系統(tǒng)進(jìn)行分析，對(duì)比各能量回收系統(tǒng)方案設(shè)置、儲(chǔ)能方式及應(yīng)用情況，研究不同剎車模式對(duì)制動(dòng)能量回收的約束，依此對(duì)電動(dòng)汽車能量回收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究。（2）研究?jī)?nèi)容 1研究介紹了電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。2對(duì)制動(dòng)能量再生系統(tǒng)的電機(jī)、電池、饋能電路進(jìn)行了分析和選型。3對(duì)比分析三種典型再生制動(dòng)控制策略，結(jié)合對(duì)再生制動(dòng)力與機(jī)械摩擦制動(dòng)力的分配關(guān)系、電機(jī)峰值轉(zhuǎn)矩、鋰離子電池充電特性的分析。4對(duì)并聯(lián)再生制動(dòng)控制策略進(jìn)行優(yōu)化，提出符合本文研究電動(dòng)汽車的再生制動(dòng)控制策略。開 題 報(bào) 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