管碩士學(xué)位論文開(kāi)題報(bào)告
一、 選題背景、研究意義及文獻(xiàn)綜述
1、 選題背景
汽車(chē)在給人類(lèi)帶來(lái)無(wú)數(shù)便利的同時(shí)，也伴隨帶來(lái)了眾多不利影響。目前世界汽車(chē)保有量約8億輛。預(yù)計(jì)到2010年全球汽車(chē)保有量將達(dá)到10億輛。2003全球57%的石油消費(fèi)在交通領(lǐng)域，預(yù)計(jì)到2020年交通用油占全球石油總消耗的62%以上。在汽車(chē)保有量高和使用集中的大城市，汽車(chē)噪聲和尾氣排放對(duì)城市環(huán)境己造成嚴(yán)重污染，對(duì)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此從節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、降低汽車(chē)污染物的排放量、以綠色環(huán)保汽車(chē)代替燃油汽車(chē)也是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要，成為世界共同關(guān)注的問(wèn)題。
我國(guó)大城市的大氣污染已不能忽視，汽車(chē)排放是主要污染源之一，我國(guó)已有16個(gè)城市被列入全球大氣污染最嚴(yán)重的20個(gè)城市之中。我國(guó)現(xiàn)今人均汽車(chē)是每1000人平均10輛汽車(chē)，但石油資源不足，每年已進(jìn)口幾千萬(wàn)噸石油，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石油進(jìn)口就成為大問(wèn)題。因此在我國(guó)研究發(fā)展混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)不是一個(gè)臨時(shí)的短期措施，而是意義重大的、長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略考慮。
混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)在不降低動(dòng)力性的前提下，可大幅提高燃油經(jīng)濟(jì)性及減少汽車(chē)排放。因此，許多國(guó)家政府和大型汽車(chē)公司加大了混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的研究開(kāi)發(fā)工作，并取得了卓有成效的成果�？梢韵嘈�，在蓄電池技術(shù)沒(méi)有根本性突破之前κ褂沒(méi)旌隙力電動(dòng)汽車(chē)是解決能源與排放問(wèn)題的最具有現(xiàn)實(shí)意義的途徑之一。
2、 研究意義
混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)在能源、環(huán)保方面的意義是重大的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年我國(guó)進(jìn)口石油7000萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)2010年后將超過(guò)1．5億噸，相當(dāng)于科威特一年的總產(chǎn)國(guó)家量。環(huán)保中心預(yù)測(cè)：到2010年，我國(guó)汽車(chē)尾氣排放量將占空氣污染源的64％。傳統(tǒng)的內(nèi)燃汽車(chē)在國(guó)外開(kāi)發(fā)的歷史已有百年，中國(guó)費(fèi)了很大的力氣卻仍然只是抓住了尾巴。相比之下，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)還屬于產(chǎn)業(yè)化初期，尚未形成新的工業(yè)體系，中國(guó)和其他國(guó)家一樣處在同一條起跑線(xiàn)上，因此中國(guó)在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域參與
世界的競(jìng)爭(zhēng)是公平的�！�863”電動(dòng)汽車(chē)重大專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃組組長(zhǎng)、同濟(jì)大學(xué)新能源汽車(chē)工程中心主任萬(wàn)鋼教授說(shuō)：“在傳統(tǒng)汽車(chē)領(lǐng)域，我們與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距是20年，而在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的差距只有5年�！� 作為一種小型、中速和短途的日常交通工具，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)在中國(guó)有著得天獨(dú)厚的發(fā)展條件和廣闊的應(yīng)用前景。
從產(chǎn)能、石油儲(chǔ)采比、消費(fèi)增長(zhǎng)量和進(jìn)口依存度的現(xiàn)狀和預(yù)期來(lái)看，我國(guó)的能源安全將日益脆弱，汽車(chē)燃料替代是一個(gè)刻不容緩的問(wèn)題。
降低我國(guó)石油對(duì)外依存無(wú)非兩個(gè)方面：一是節(jié)約用油，二是替代。跟其他發(fā)達(dá)國(guó)家一樣，交通運(yùn)輸將成為我國(guó)石油最重要的消費(fèi)行業(yè)。預(yù)計(jì)我國(guó)2020年汽車(chē)將消耗石油3.5億噸左右，約占石油總消耗量的65%。因此，如果我們可以控制汽車(chē)增量，在一定程度上，就可以控制石油對(duì)外依存量。那么，我國(guó)的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r如何？2001—2009年，我國(guó)汽車(chē)需求年均增長(zhǎng)24.9%，遠(yuǎn)高于全球汽車(chē)增長(zhǎng)幅度。2010年我國(guó)汽車(chē)銷(xiāo)量約1800萬(wàn)輛。隨著收入的提高，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，汽車(chē)市場(chǎng)規(guī)模將長(zhǎng)期處于世界首位。
石油最具潛力的替代應(yīng)該與交通運(yùn)輸相關(guān)，如果汽車(chē)的數(shù)量(增量)無(wú)法減少，那么，汽車(chē)燃料的石油替代將是我國(guó)減少石油對(duì)外依存的一個(gè)最重要的方面。從產(chǎn)能、石油儲(chǔ)采比、消費(fèi)增長(zhǎng)量和進(jìn)口依存度的現(xiàn)狀和預(yù)期來(lái)看，我國(guó)的能源安全將日益脆弱，汽車(chē)燃料替代則是一個(gè)刻不容緩的問(wèn)題。如果政府愿意將發(fā)展混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)提高到保障我國(guó)能源安全的位置，我們就可以預(yù)期混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)將有一個(gè)快速發(fā)展。
3、 文獻(xiàn)綜述
隨著全球經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇和發(fā)展，汽車(chē)已經(jīng)大量進(jìn)入家庭，尤其是發(fā)展中國(guó)家。但是，能源緊缺，環(huán)境污染這些問(wèn)題也日益突出，如何解決這些問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，這一課題擺在了我們面前。從目前世界范圍內(nèi)的整個(gè)形勢(shì)來(lái)看，日本是電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)發(fā)展速度最快的少數(shù)幾個(gè)國(guó)家之一，特別是在發(fā)展混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)方面，日本居世界領(lǐng)先地位。美國(guó)三大汽車(chē)公司只是小批量生產(chǎn)、銷(xiāo)售過(guò)純電動(dòng)汽車(chē)，而混合動(dòng)力和燃料電池電動(dòng)汽車(chē)目前還未能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，日本的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)在美國(guó)市場(chǎng)上占據(jù)了主導(dǎo)地位。目前我國(guó)各大汽車(chē)集團(tuán)都在進(jìn)行混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)研發(fā)，多數(shù)以混合動(dòng)力電動(dòng)客車(chē)為主，這種研發(fā)方向符合我國(guó)國(guó)情，有利于我國(guó)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的研究發(fā)展。
通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)資料閱讀和分析，了解了混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的一些關(guān)鍵技術(shù)，而且通過(guò)對(duì)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBT19751-05混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)安全要求、GBT19752-05混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力性能試驗(yàn)方法和GBT19753-05輕型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)能量消耗量試驗(yàn)方法的查詢(xún)，知道了對(duì)于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的檢測(cè)是十分嚴(yán)格的'。因?yàn)槭请妱?dòng)汽車(chē)，能源是全車(chē)的核心，通過(guò)查閱資料和相關(guān)信息，對(duì)于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)電池的種類(lèi)及它們的優(yōu)缺點(diǎn)有了一定的認(rèn)識(shí)，也會(huì)在以后的研究中關(guān)注比較常用的電池。
除了電池以外，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的其他關(guān)鍵性能指標(biāo)也是要求嚴(yán)格，如混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電池管理、絕緣保護(hù)、制動(dòng)系統(tǒng)、電氣信號(hào)等。這些內(nèi)容都是 在接下來(lái)的研究中需要特別注意的。
二、 研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題
1.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)電池及管理系統(tǒng)：研究電池單體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及體系配比技術(shù)，研究系統(tǒng)SOC、SOH和SOF估算和控制技術(shù)，電池系統(tǒng)高效管理技術(shù)，系統(tǒng)熱、電、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一體化集成技術(shù)；研究系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證評(píng)價(jià)技術(shù)；可靠性滿(mǎn)足整車(chē)集成要求，安全性、電磁兼容性等滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或相關(guān)規(guī)范要求。
2.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)及控制系統(tǒng)：研究電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)與變速箱等機(jī)電耦合裝置集成技術(shù)，研究雙（單）電機(jī)控制器的集成技術(shù)，研究電機(jī)及其控制系統(tǒng)的性能提升與安全控制技術(shù)，研究電機(jī)及其控制系統(tǒng)的可靠性、耐久性、環(huán)境適應(yīng)性、電磁兼容以及減振降噪技術(shù)，研究批量生產(chǎn)的先進(jìn)制造和質(zhì)量控制技術(shù)。
3.超級(jí)電容器：研究標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的混合動(dòng)力汽車(chē)電源模塊。在保持超級(jí)電容器高比功率、長(zhǎng)壽命和快充特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，大幅度提高比能量。
4.相關(guān)檢測(cè)方法技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
三、 研究步驟、方法
1.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)電池及管理系統(tǒng)：以單片機(jī)為核心，采用分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)動(dòng)力電池的各種運(yùn)行參數(shù)。可以根據(jù)電池狀態(tài)進(jìn)行故障診斷和報(bào)警, 同時(shí)具有熱管理功能等；系統(tǒng)參數(shù)通過(guò)PC進(jìn)行標(biāo)定，通過(guò)CAN總線(xiàn)與整車(chē)其他系統(tǒng)進(jìn)行通信實(shí)現(xiàn)信息共享。
車(chē)載充電機(jī)，具有為電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池，安全、自動(dòng)充滿(mǎn)電的能力，充電機(jī)依
據(jù)電池管理系統(tǒng)（BMS）提供的數(shù)據(jù)，能動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)充電電流或電壓參數(shù)，執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，完成充電過(guò)程。
1）具備高速CAN網(wǎng)絡(luò)與BMS通信的功能，判斷電池連接狀態(tài)是否正確；獲得電池系統(tǒng)參數(shù)、及充電前和充電過(guò)程中整組和單體電池的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
2）可通過(guò)高速 CAN網(wǎng)絡(luò)與車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)通信，上傳充電機(jī)的工作狀態(tài)、工作參數(shù)和故障告警信息，接受啟動(dòng)充電或停止充電控制命令。
3）完備的安全防護(hù)措施：
交流輸入過(guò)壓保護(hù)功能；
交流輸入欠壓告警功能；
交流輸入過(guò)流保護(hù)功能；
直流輸出過(guò)流保護(hù)功能；
直流輸出短路保護(hù)功能；
輸出軟啟動(dòng)功能，防止電流沖擊；
在充電過(guò)程中，充電機(jī)能保證動(dòng)力電池的溫度、充電電壓和電流不超過(guò)允許值；并具有單體電池電壓限制功能，自動(dòng)根據(jù)BMS的電池信息動(dòng)態(tài)調(diào)整充電電流。自動(dòng)判斷充電連接器、充電電纜是否正確連接。當(dāng)充電機(jī)與充電樁和電池正確連接后，充電機(jī)才能允許啟動(dòng)充電過(guò)程；當(dāng)充電機(jī)檢測(cè)到與充電樁或電池連接不正常時(shí)，立即停止充電；
充電聯(lián)鎖功能，保證充電機(jī)與動(dòng)力電池連接分開(kāi)以前車(chē)輛不能啟動(dòng)； 高壓互鎖功能，當(dāng)有危害人身安全的高電壓時(shí)，模塊鎖定無(wú)輸出；
具有阻燃功能。
車(chē)載充電機(jī)技術(shù)指標(biāo)：
輸入電壓：AC220V，50Hz±1Hz；
輸出電壓范圍：DC140～360V
輸出電流范圍：1A～12A
最大功率：5KW
轉(zhuǎn)換效率：≥92%（滿(mǎn)載）
功率因素：≥0.99（滿(mǎn)載）
環(huán)境溫度、工作溫度：-30～70℃（50℃以上限功率輸出）
保護(hù)功能：輸出過(guò)壓、過(guò)流、短路、過(guò)熱、電池反接保護(hù)
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