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

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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)的問題。有調(diào)查顯示，全球汽車保有量已經(jīng)超過 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 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 EXS3[2]。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)過程中，汽車的動(dòng)能通過摩擦轉(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，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，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.[4]Eiji Nakamura，Masayuki Soga,Akira Saka.Development of Electronically Controlled Brake System for Hybrid Vehicle[J], 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):35-36[6]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)過程[J].江蘇大學(xué)學(xué)報(bào).[7] Yimin 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