混合动力汽车动力系统仿真和能量管理控制策略研究开题报告

 2020-02-20 09:02

1. 研究目的与意义(文献综述)


混合动力车是指驱动系统由两个或以上能够同时运作的驱动系统组成的汽车,汽车的功率是通过实时行驶状态由单个系统提供或多个系统共同提供。在市场中,大部分混合动力汽车都是采用电力系统与热能系统混合应用的模式,通过电能或热能作为汽车动力从而驱动汽车。混合动力汽车目前可以大致分为四种:串联式混合动力汽车、并联式混合动力汽车、混连式混合动力汽车、采用混合驱动模式的外接充电式混合动力汽车。
在目前所有的新能源汽车中,混合动力汽车的发展被认为是发展前景最好的,且混合动力汽车也是目前市面中能够量产的环保型汽车,这也是其最大的优点。混合动力汽车能够根据实施驾驶状况来选择发动机、发电机与蓄电池之间的不同组合形式,从而满足驱动车辆的功率需求。若汽车选择复合动力模式,可根据需求功率来调整不同系统的输出功率;当需求功率较大时,电池能够为动力系统提供功率;当需求功率较小时,多余的功率能够输入蓄电池作为储备电能。混合动力汽车的排放量远低于传统汽车,并且比美国超低排放汽车标准还要低。 目前我国在混合动力汽车研发方面坚持了自主研发的态度,通过政府扶持,建立了纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车为“三纵”,以电动机驱动系统、整车控制系统、动力蓄电池/燃料电池为“三横”的科研系统,促使我国混合动力汽车的研发取得了较多的成果与进展。电池、发动机、电控系统以及整车控制是混合动力汽车的核心技术,电动机与发动机之间的动力的转换、衔接分配是目前混合动力汽车研发的重点内容。从我国现阶段研发成果来看,已经掌握了一定的科研成果,为混合动力汽车的开发建立了扎实的基础。
我国自主研发的锂离子动力电池,功率与能量密度已经达到国际水平;自主研发的燃料电池发动机功率也位于世界领先阶级,是世界上少数掌握百千万瓦级燃料电池发动机制造技术的国家。此外,我国在混合动力汽车的关键零件方面也实现了产业化发展。国内许多电池企业都纷纷开展了动力电池的产业化建设,并加强了与机电企业的合作,完善了混合动力汽车的产业链。在系统集成、系统稳定性以及节能减排等方面,我国自主研发的混合动力汽车水平也得到了明显的提升,国内一线汽车企业已经将混合动力汽车作为未来主打产品,大多数且已经生产出了符合我国汽车标准的混合动力样车,且有不少企业已经将混合动力汽车推入市场。目前比亚迪上市车型中的f3dm与f6dm就是混合动力汽车,且其采用了世界上最主流的电油混合动力系统,其续航里程与充电时间均优于传统混合动力汽车,且机电结构较为简单,技术比较成熟,经过大量实验发现其具有较高的可靠性. 混合动力车的电压与功率接近于电动汽车,但是电池容量与电动汽车相比要更小,因此生产成本低于电动汽车,但是从生产价格来看,混合动力汽车的单价比电动汽车要高出25%左右。由此可见,混合动力汽车发展目标就是降低生产成本,相信随着混合动力汽车的不断发展,国家政策的扶持,量产规模扩大之后,价格会逐渐接近普通汽车。除了价格的影响外,混合动力汽车目前也存在许多需要解决的技术问题,例如汽油依赖性高、结构复杂、长途行驶体验不佳等问题都限制了其发展。随着世界各大汽车生产企业以及科研组织的不断努力,上述问题能够得到有效解决。混合动力汽车的造价低、能耗与排放均较少,能够有效突破能源紧 张的限制、负荷现代节能环保的要求,为我国发展节能环保型社会提供了有效支持,虽然其发展过程中仍存在不少问题,但相信随着科研的深入与技术的进步,这些问题都得到有效解决,并具有较好的发展前景。


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2. 研究的基本内容与方案


学习汽车的相关知识,对汽车的运行特性有一个基本的认知和理解;学习混合动力汽车动力系统的相关构造,对四种形式的混合动力汽车有较深刻的理解;学习建模所用的matlab和advisor软件,掌握软件的相关知识。

学会使用matlab或者advisor软对混合动力汽车动力系统进行仿真建模,运用建立好的模型进行能量管理控制策略研究。混合动力汽车有串联,并联,混联,和电动轮四种典型结构。不同结构实施不同控制策略,控制策略的制定是混合动力电动汽车开发的关键技术之一,因为直接影响着能量在车辆内部的流动和整车的性能。针对具体结构,如何根据车辆运行工况确定发动机和电动机动力分配,保持发动机工作在高效低排放区,延长电池使用寿命对于混合动力汽车驱动控制系统至关重要,因此只有选择正确合理的控制策略,才能达到混合动力汽车节能环保要求。

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3. 研究计划与安排

1、第一周(2.18-2.24),收集资料,消化任务书的研究内容

2、第二周(2.25-3.3),开始撰写开题报告,学习汽车基本知识

3、第三周(3.4-3.10),完成开题报告初稿,确定翻译文件,学习matlab和advisor软件,同时学习研究所需要的汽车相关基础知识

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4. 参考文献(12篇以上)


  1. 牛礼民,杨洪源. 混合动力汽车总成多智能体集成控制策略. 机械工程学报. 2018.12

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