开题报告-并联混动传动系统方案设计

设计开题报告学 生 姓 名： 学 号： 学 院： 专 业： 设计题目：并联混合动力汽车动力传动系统方案设计指导教师: 开 题 报 告1选题依据：文 献 综 述1、 本课题的研究背景及意义 汽车的发展经历了一个十分漫长的过程，凝聚着人类的智慧和匠心。近百年来，汽车工业之所以长盛不衰，主要得益于市场和科学技术的不断进步，使汽车能逐渐完善并满足使用者的需求1。汽车的普及程度和技术水平甚至成为一个国家或地区现代化程度的标志，但是，汽车给人类带来便利和经济利益的同时，也带来严重的能源和环境问题，2015年，中国包括原油、成品油、液化石油气（LPG）和其他产品在内的石油净进口量高达3.443亿吨，同比增幅为7.4%；估计全年石油产品消费量同比增长约4.8%，达到5.420亿吨。石油净进口量占中国石油消费量的比例（进口依存度）由2014年的62.0% 提高到63.5%，为历史最高纪录2。国际能源署发表的报告预测，从目前到2030年，全球能源需求每年的平均增长率将达到3%左右，其中中国将消耗全球供应的20%，仅低于美国目前所占的份额。汽车在消耗巨量能源的同时也带来了严重的全球环境恶化问题，在世界范围内，全国各大城市都面临不同程度的汽车排放污染。美国资料表明，城市大气污染量的63%来自燃油汽车的废气排放，80%的城市噪声污染源于城市交通3。汽车的大量使用所产生的废弃、噪声以及扬起的尘土，对自然环境造成严重污染并危害人体健康。面对汽车带来的能源安全和环境污染问题，节油环保便成为社会关注的焦点。能源短缺、环境污染、气候变暖是全球汽车产业面对的共同挑战，各国政府及产业界纷纷提出各自发展战略，积极应对，以保持其汽车产业的可持续发展，并提高未来的国际竞争力。新能源汽车已成为21世纪汽车工业发展的热点4。混合动力汽车将电动汽车与传统内燃机汽车结合起来，兼有传统内燃机汽车续航里程长的优点，并且能够大幅降低汽车的排放和燃油消耗。因此混合动力汽车得到普遍的看好，并且得到了广泛的商业化应用。混合动力汽车具有两个或两个以上的能量源，是传统内燃机汽车与电动汽车的有效组合，工作模式主要有发动机单独驱动，电力单独驱动或者发动机和发电机混合驱动三种，以适应不同的行驶工况5。动力源和传动系统作为车辆的核心和枢纽，它直接影响着汽车的整体结构和性能，根据车辆行驶工况和使用要求，选择合适的结构和布置形式对车辆至关重要。因此在进行新能源汽车产品的开发，应当充分考虑各种结构形式的优缺点，根据车辆使用要求和路况，选取最佳传动方案，实现车辆的最佳性能，并为创新设计新结构，新产品提供条件6。在国内，由于混合汽车起步较晚，对混合动力动力传动系统方案的研究远没有达到成程度，大多处于理论研究阶段，与国外混合动力汽车控制方面的技术水平有相当大差距。目前常见的并联混合动力传动系统有转速耦合式、转矩耦合式，变速箱分前置和后置，按照电机和内燃机的排布，有单轴式和双轴式。最为常见的是变速箱后置，双轴式转矩耦合式的传动方案7。开展混合动力汽车动力传动系统方案研究，对掌握混合动力汽车关键技术的自主研发能力，促进我国混合动力汽车的产业化进程有十分重要的意义8。二、本课题国内外研究现状在19世纪30年代，英、法等国曾有人研究电动汽车，到1881年在法国巴黎街上出现了世界上第一辆电动汽车。1899年美国生产的电动汽车为1575辆，而内燃机汽车只有936辆，在1915美国电动汽车的年产量达5000辆。随后，由于电池技术的限制，以及大量油田的发现，内燃机汽车逐渐在商业上取得了领先地位。汽车作为石油消耗品首当其冲地成为节能的主要力量。降低燃油消耗、开发零排放或超低排放汽车成为当时各国汽车工业共同研究的课题。目前美国和日本的电动汽车研究处于世界领先水平，法德意英瑞士等国都有相应的电动汽车研究9。在美国，克林顿政治上台不久，为了开发新一代汽车，由美国政府促进，于1993年发起了新一代汽车伙伴计划即PNGV，目标是开发低油耗的混合动力汽车。1997年丰田首次在世界上推出量产的Prius混合动力轿车10。此后，欧洲美国等传统汽车厂商也纷纷开展混合动力汽车的研究。2008年以来，石油价格的持续高涨进一步促进了政府、学校和厂商对混合动力技术的重视。在最近各届汽车国际展中，混合动力车已经成为各大汽车公司展示技术实力的焦点11。国内新能源汽车产业始于21世纪初。重庆长安、吉利、比亚迪、上汽、奇瑞等公司纷纷在各大国际车展上频频亮相，展出了自行研发的燃料电池汽车及混合动力汽车12。2012年国务院通过的节能与新能源汽车产业发展规划（20122030年）明确规定：当前需要重点推进纯电动车和插电式混合动力汽车产业化，推广和普及非插电式混合动力汽车、节能内燃机汽车，提升国内汽车产业整体技术水平。并联式装置的发动机和电动机共同驱动汽车，发动机与电动机分属两套系统，可以分别独立地向汽车传动系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驱动又可以单独驱动。当汽车加速爬坡时，电动机和发动机能够同时向传动机构提供动力，一旦汽车车速达到巡航速度，汽车将仅仅依靠发动机维持该速度。电动机既可以作电动机又可以作发电机使用，又称为电动发电机组。由于没有单独的发电机，发动机可以直接通过传动机构驱动车轮，这种装置更接近传统的汽车驱动系统，机械效率损耗与普通汽车差不多，得到比较广泛的应用13。目前，电池、电机等混合动力系统关键部件的技术日益成熟，我国发展混合动力汽车的技术条件已经基本具备14。相对于传统燃油汽车和纯电动汽车，混合动力汽车需要一个智能化的控制系统，以选择不同的驱动模式。控制策略是混合动力汽车的核心15我国面临的石油安全和环境保护问题愈加严峻，实现我国交通能源动力系统转型是大势所趋。可以预计，在相当长的一段时间内，混合动力技术将在中国得到长足的发展16。三：研究内容本课题结合国内外对混合动力汽车的研究，开展了对并联混合动力汽车动力传动系统方案的设计，客观上分析混合动力汽车并联传动各种工作模式的特点，确定并联式布置方案原则，以及针对并联式结构的工作原理和软件设计原理的相关问题的研究。以某轿车为研究模型，对其进行并联方案的设计，阐述并联结构中各总成原件参数，并结合计算机仿真，完成并联混合动力汽车的参数和控制参数的匹配。对匹配的结果进行分析，并验证经匹配后的混合动力汽车燃油经济性和动力性都有很大提高。4、 参考文献：1王望予. 汽车设计M. 机械工业出版社，4版2田春荣. 2015年中国石油进出口状况分析J. 国际石油经济，Vol 24，No.033欧阳明高. 我国节能与新能源汽车发展战略与对策J. 汽车工程，2006, 4崔胜民. 新能源汽车技术M. 北京大学出版社，20095李兴龙. 混合动力汽车结构与原理M. 人民交通出版社，20096占泽晟. 并联混合动力汽车传动系统结构分析J. 武汉理工大学，20117 Mehrdad Ehsani美等.现代电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池车基本原理、理论和设计M.第2版.北京：机械工业出版社，2010.1088胡烨，宋慧. 电动汽车M. 人民交通出版社，20039崔胜民. 新能源汽车技术M. 北京大学出版社，200910孙浩然. 日本新能源汽车发展分析J. 长春：吉林大学，201111石川宪二. 新能源汽车技术及未来M. 北京：科学出版社，201212田春霞. 纯电动汽车发展的优缺点及发展制约J. 大众科技，2011, (12) :13813913Review of Optimal Design Strategies for Hybrid Electric Vehicles，IFAC Proceedings Volumes，10.3182/20121023-3-FR-4025.00054，201214吴憩堂.福特汽车公司的电气化发展战略J. 汽车与配件，2011, (22) :181915 Baisravan HomChaudhuri,Runing Lin,Pierluigi Pisu.Hierarchical control strategies for energy management of connected hybrid electric vehicles in urban roadsJ.Transportation Research Part C,2016,70816彭斐. 近期世界各国研发的新能源车发展动向J. 汽车与配件，2009, (48) :3341 设 计 开 题 报 告研究方案：一、 本论文的研究具体内容 1、查阅资料，了解并联混合动力汽车控制策略开发的背景及意义以及混合动力汽车的分类及发展。2、查阅资料，掌握并联混合动力汽车系统组成及工作原理。3、了解并联混合动力传动系统的分类以及各类的优缺点。4、以某轿车为研究原型，对其进行并联方案设计。5、系统建模并应用仿真软件研究系统节能情况。二、本论文的研究方法本论文拟采用资料收集、资料分析、调查研究、计算等研究方法，并且给混合动力系统建模并利用仿真软件分析来分析研究系统节能情况。系统仿真主要是在ADVISOR的并联结构混合动力车的基础上，在MATLAB/SIMULINK环境下进行仿真。本文所讨论的混合动力汽车系统，是一种典型的准静态，确定性系统。同时，由于存在着延迟，齿轮啮合等因素，它又是一个非线性系统。对混合动力电动汽车的系统仿真，按照仿真过程中信息流动的方向不同，系统仿真可以划分为前向仿真和后向仿真两大类。 三、本论文的进度安排2017年2月13日 3月10日，收集资料，完成开题报告；3月10日 4月10日，学习仿真软件，了解并联混合动力系统的工作原理与常用的控制策略；4月10日 5月31日，设计系统传动方案，进行系统建模并仿真研究节能效果；6月1日 6月 10日，撰写毕业论文，准备相关材料，准备论文答