1、 1 毕业论文开题报告 电气工程及其自动化 混合动力全地形车少齿差行星齿轮动力耦合系统控制策略研究 一、课题研究意义及现状 在 21 世纪，节能、环保、新能源等字眼越来越紧密地与汽车联系在一起。研制开发更节能、更环保、使用替代能源的新型汽车，成为各大汽车公司的当务之急。专家们估计，短时间内燃料电池技术难有重大突破，电动汽车暂时还无法完全取代燃油发动机汽车。混合动力汽车是兼顾了电动汽车和传统汽车优点的新一代汽车结构型式，因其具有低油耗、低排放的潜力，动力性接近于传统汽车，而生产成本低于纯电动汽车，最近几年来其研究开发成 为世界上各大汽车公司、研究机构和大学的一个研究热点。可以相信，在电动汽车的储
2、能部件 电池没有根本性突破以前，使用混合动力电动汽车是解决排污和能源问题最具现实意义的途径之一。 混合动力电动汽车与传统的内燃机汽车和电动汽车不同， 它 与纯电动 车 相比，既可用常规内燃机作动力，又可结合混合动力。如此一来，不仅比传统 燃油 汽车节约燃油 30 50，而且在同等条件下，比纯电动 车 节约电能 70 90，一次充满油、电后，可使持续行驶里程达到 500 1000公里左右 。 它的动力一般至少有两种车载能量源，其中一种为具有高功率密度 的能量源。利用两种能量源的特性互补，实现整车系统性能的改善和提高。要实现两者之间相互协调工作，这就需要有良好的控制策略。控制策略是混合动力汽车的灵
3、魂，它根据汽车行驶过程中对动力系统的能量要求，动态分配发动机和电动机系统的输出功率。采用不同的控制策略是为了达到最优的设计目标，其主要目标为：最佳的燃油经济性、最低的排放、最低的系统成本和最佳的驱动性能。 而就目前而言， 在国内，由于混合动力电动汽车的起步较晚，对混合动力控制策略的研究远没有达到成熟的程度，大都处于理论研究阶段，在应用方面也是只是刚刚起步，并未实现产 品化和产业化，与国外相比有较大的距离。就对于少齿差行星动力耦合系统，它本身具 有结构简单、降速比大、受力情况好等特点。它与蜗轮蜗杆减速传动相比具有体积小、质量轻、传动效率高的优点，与摆线针轮行星减速传动相比又具有制造简单、行星轮轴
4、承受力小、材料费用低等优点，因而在实际工程中值得推广使用，研究少齿差行星动力耦合系统控制策略也就成了当务之急了。 二、课题研究的主要内容和预期目标 研究的主要内容： 了解混合动力全地形车 (沙滩车 )设备有关性能和使用环境，调查研究，收集和整理有关设备资料，并进行分析。对现有的混 合动力全地形车 (沙滩车 )进行分析与少齿差行星齿轮动力耦合系统的研究，并且进行相关技术相互比较。得出现有全地形车的缺陷（废气污染大，效率低），通过对混合动力全2 地形车 (沙滩车 )的少齿差行星齿轮动力耦合系统优化设计的研究，分析寻求其结构体积、效率等方面的最优化。在研究的过程中巩固和系统整理自己学习的知识，并在此
5、基础上进行创新研究 ,初步掌握机械设计的方法，为以后从事设计此类设计方面的工作打下基础。 该课题是混合动力全地形车 (沙滩车 )的少齿差行星齿轮动力系统控制策略的研究，通过对少齿差行星齿轮动力耦合系统的分 析寻求其结构体积、效率等方面的最优化控制策略。在研究的过程中巩固和系统整理自己学习的知识，并在此基础上进行创新研究 ,初步掌握机械设计和控制策略的方法，为以后从事设计此类设计方面的工作打下基础。 预期目标： 是能够获得比较理想的少齿差行星齿轮动力耦合系统的数据参数，通过试验 ,测试数据分析，画出的图纸能对所研究的混合动力全地形车 (沙滩车 )的机械机构有所创新，并且提出对该机的机械机构改进方
6、案。同时希望结合老师的指导，学会申请一两项专利，并把专利技术应用于实际生产转化为成生产力。最终实现混合动力全地形车 (沙滩 车 )的节能最优化，效率提高，废气尽量减少。 三、课题研究的方法及措施 一、 了解有关全地形车有关性能要求和使用环境 ,全地形车作为适合多种路面具有多种用途的特种车辆，标准的术语规定了四轮全地形车是在非高速公路上行驶，具有 4 个低压轮胎、跨坐型座位、依靠方向把控制、只允许 1 人驾驶且不带乘员的摩托车。全地形车分为 4 种类型： 1、普通型（ G类）：供一般娱乐和日常生活使用； 2、运动型（ S 类）：供有丰富经验的驾驶者竞争竞技和娱乐使用；3、实用型（ U 类）：供专
7、门工作之用； 4、少儿型（ Y 类）：供 16 岁以下的少年和儿童使 用。 二、掌握混合动力耦合系统的控制策略的设计要求： a.优化发动机的工作点：基于最佳燃油经济性、最低排放或者二者选其一，根据发动机的转矩转速特性曲线确定最优工作点； b.优化发动机的工作曲线：如果发动机需要发出不同的功率，相应的最优工作点就构成了发动机的最优工作曲线； C.优化发动机的工作区：在转矩转速特性曲线上，发动机有一个首选的工作区，在此工作区内，燃油效率最高； d.最小的发动机动态波动：应控制发动机的工作转速以避免波动，从而使发动机的动态波动达到最小； e.限制发动机最低转速：当发动机低速运行时，燃油效率很低，因而
8、当发动机转速低于某一下限值时，应关闭发动机； f.减少发动机的开关次数：频繁地开关发动机，引起油耗和排放增加； g.合适的蓄电池荷电状态：蓄电池的容量须保持在适当的水平，以便在车加速时提供足够的功率，在车制动或下坡时能回收能量。若蓄电池的容量过高，应关闭发动机或使之怠速运转； 3 h.安全的蓄电池电压：在放电、发电机充电或制动回收充电时，蓄电池的电压挥发生很大变化，应避免蓄电池电压过低或过高，否则蓄电池会产生永久性 破损，因而蓄电池管理很关键； i.分工适当：在驱动循环中，发动机和蓄电池应合理分担车所需功率； 三、根据少齿差行星动力耦合系统的基本情况，研究其控制策略以及相应的模式： 少齿差行星
9、齿轮传动原理：行星齿轮传动是动轴齿轮传动的 种主要方式，其最基本的形式是2K-H 型，如图 1 中心轮 a、 b 和转臂 H。 图 1 混合动力控制策略： 串联式（ 1 恒温器控制模式， 2 发动机跟踪器控制模式） 并联式（ 1 以车速为主要参数的控制模式， 2 以功率为主要参数的控制模式， 3 以成本 和燃油 济性为目标的控制模式）等， 根据要求比较和分析其 SOC 值和燃油比等。 综上所述，得出最佳的 混合动力全地形车少齿差行星齿轮动力耦合系统控制策略模式 设计方案。 四、创新地研究出混合动力全地形车少齿差行星齿轮动力耦合系统控制策略，阐述少齿差行星动力耦合系统、 ECU、传感器、执行器（
10、硬件）；重点创新地研究其控制策略（软件），有条件时申请软件著作权。 四、课题研究进度计划 毕业设计期限：自年 2010 年 9 月 10 至 2010 年 4 月 2 日。 2010 年 9 月 10 日至 2010 年 11 月 10 日 :明确和分析任务，查找相关资料。 2010 年 11 月 11 日至 2010 年 11 月 28 日 :写文献综述，外文翻译。 2010 年 11 月 28 日至 2010 年 12 月 4 日：完成开题报告，准备开题答辩。 2010 年 12 月 5 日至 2011 年 1 月 20 日：完成相关实验数据，掌握少齿差行星动力耦合的结构基础和控制策略。
11、2011 年 1 月 21 日至 2011 年 3 月 20：根据数据完善和改进机械结构，提出符合实际的控制策略。4 撰写毕业论文。 2011 年 3 月 21 日至 2011 年 4 月 2 日：撰写毕业论文，完善与修改毕业论文；做好论文答辩的 PPT资料，准备答辩，并提交所有电子文档材料。 五、参考文献 1. 王世新 ;徐勇 .混合电动汽车动力 系统的研究 J.机械研究与应用 .2005(12) 2. 陈世全 . 混合动力电动汽车结构分析 J.汽车技术 .2001 3. 孙逢春 ,何洪文 . 混合动力车辆的归类方法研究 J . 北京理工大学学报 , 2002 , 22 ( 1) : 402
12、44. 4. 梅小安，张乃平世界电动汽车技术发展状况及趋势 J汽车研究与开发， 2004， (2)； 19-23 5. 何洪文 . 混合动力城市公交车系统设计 M . 北京 :北京理工大学出版社 , 2007 : 1462180. 6. 王冬 ,田光宇 ,陈全世 . 混合动力电动汽车动力系统选型策略分析 J . 汽车工业研究 ,2001 (2) . 7. 钱立军 ;赵韩等 . 混合动力汽车传动系结构分析 J.合肥工业大学学报 .2003 8. Prius product information 2000.PR-E-00UJ03,TOYOTA.July 2000. 9. 黄贤广 ,林 逸 ,何洪
13、文 ,等 . 混合动力汽车机电动力耦合系统现状及发展趋势 J . 上海汽车 ,2006 (7) . 10. 马友良 . 混合动力电动汽车的发展 J.工业技术 .2003 11. 何 彬 . 串联式混合动力辅助动力单元动态控制研究 J . 汽车工程 , 2006 , 28 (1) : 12 - 16. 12. 张博彦 . 辅助混合动力电动汽车的技术研究 ( ) 辅助动力控制系统 J . 北京工业大学学报 , 2006 , (6) : 547 - 551. 13. 许家群 . 混合动力城市客车辅助功率单元技术研究 J . 车用发动机 , 2005 , (12) : 14 - 17. 14. 陈全世
14、 , 孙逢春 . 混合动力车辆基础 M . 北京 : 北京理工大学出版社 , 2001. 15. E. Nordlund and C. Sadarangani, “The four quadrant energy transducer,” in Conf. Rec. 37th IAS Annu. Meet., vol.1, 2002, pp.390-391. 16. S. L. Han, “The Basic Research of Switched Reluctance Double-Rotor Motor Applied to transmission System,” A Dissertation forthe Degree of ME of Harbin Institute of Technology, July, 2007.
