isg混合动力商用车动力系统匹配及协调控制 (1)

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第1章绪论1.1课题来源及研究的目的意义2013年，“雾霾”成为了年度关键词，仅2013年的1月，全国30多个省（区、市）就出现了4次雾霾，在污染最为严重的北京，1月份只有5天不是雾霾天。雾霾中包含着大量的空气污染物，这些物质会破坏人体的呼吸免役系统，从而引起咽喉炎、哮喘、肺气肿等呼吸系统疾病，长期处于雾霾环境下还会增加肺癌发生的概率，甚至导致死亡。同时，雾霾也会造成空气浑浊、能见度低，极易引发交通事故，影响正常的生活秩序。解决雾霾的根本之道是找到污染源，削减污染物的产生。雾霾的主要罪魁祸首是可吸入颗粒物，英文缩写为PM

2、。图1-1与图1-2分别显示了城区和城郊可吸入微粒物的来源，从图中可以看出，可吸入颗粒物有将近30%来源于汽车尾气排放[1]。众所周知，我国汽车的保有量每年都在不断增加，毫无疑问，汽车排放的尾气所引起的空气污染也将加剧雾霾天气的产生。图1-1城区可吸入颗粒物来源分布图图1-2城郊可吸入颗粒物来源分布图关注雾霾的同时，能源危机一直存在于我们的视线中，随着石油存量的越来越少，消耗越来越大，各国加进了对石油的开采工作，南海局势的动荡也是为争夺石油资源所引发的。汽车产业作为石油的主要消耗大户，自然引起了人们对于节油的重视。所以，如何减少汽车的排放，降低燃油消

3、耗，成为当前最迫切需要思考与解决的问题。在严峻的形势下，纯电动汽车进入了我们的视野，清洁、无污染、零排放，-1-万方数据哈尔滨工业大学工学硕士学位论文完全符合人们对于环保的要求。然而事实却不尽如人意，由于受目前研发水平的限制，纯电动汽车的动力源——电池还很难做到低成本、高容量以及高安全的要求，同时还受到充电速度的限制，所以从市场层面上来看，纯电动汽车大规模普及到完全替换掉传统燃油汽车还需要很长的时间。传统汽车耗油多、不环保，纯电动汽车又有技术上的瓶颈，工程师需要采取一个两全其美的办法来解决上述难题，混合动力汽车应运而生。混合动力汽车是电力驱动系统和内

4、燃机驱动系统结合的产物，可以根据行驶状态选择其中一个系统或多个系统联合驱动。在同条件下，相比于汽油车和柴油车，具有省油、节能、环保的优点。混合动力汽车与纯电动汽车相比，不必考虑续驶里程短的问题，既兼顾节能和低排放，同时又不需要投入巨大的经费来建设充电站。混合动力汽车有并联、串联、混联三种结构，不同的结构又可演化出多种形式，通过整车的控制系统，混合动力汽车的能够合理分配动力源能量并尽可能使动力源工作在高效率区域。同等级别的混合动力汽车与传统汽车相比油耗平均下降20%-40%，排放能够降低40%-60%。混合动力系统主要由控制系统、驱动系统、辅助电力系统

5、和电池组等部件组成，部件性能的高低决定汽车的整车性能[1]。合理的选择总成部件、有效的协调部件间的工作以及完善的能量流动管理是混合动力汽车动力性和经济性兼顾的关键所在。在现实工作中，很难实现一个最佳的配置和最优的控制，如何将两者更好的结合，便是混合动力汽车研究的一个重点所在。常见的混合动力汽车主要为乘用车，例如雷克萨斯、普锐斯、思域混合动力版等，然而在商用车方面却甚少见到，这似乎并不是一个很好的现象。商用车是汽车产业的一个重要大类，因其具有大的运载能力而广泛使用。商用车主要以满载状态运行，往往会配置大功率的柴油发动机以满足汽车运行需求，反之也会造成耗

6、油排放量的升高。大型柴油商用车在城市中使用最为频繁的就是公交车，由于公交车特定的行驶工况，其时速一般在20-30公里，不会超过50公里，但为了保障整车的动力性，通常会牺牲其经济性配备大功率发动机。发动机经常工作在高油耗、低效率区，造成了资源的极大浪费以及废气排放的增多。工信部2012年发布的数据表明，我国汽车油耗49.2%被只占汽车总量的1.1%重型商用车消耗掉[2]。图1-2中也可以看到，柴油车排放的可吸入颗粒物数量是汽油车的两倍，可见，降低商用车的耗油量和排放量对于解决环境污染和能源危机更加有效。但是如果商用车采用普通的混合动力结构或者纯电动结构

7、，其成本就会增高，对于价位较低的商用车而言会增加企业的负担，如果增加售价，则会大大降低市场渗透率。ISG混合动力是一个非常合适的商用车结构，属于轻度混合动力，整个系统结构简单容易布置，研究成本不高，适用于价格较为敏感的商用车，且对特-2-万方数据哈尔滨工业大学工学硕士学位论文定行驶工况的燃油消耗量的减少有着突出的作用[3]。综合以上各种因素，本文将ISG电机与柴油发动机结合，研究一种新型的低成本、高节能的轻度混合动力商用车，匹配合适的动力系统并设计合理的能量控制系统，意在尽可能减少成本的情况下降低燃油消耗，减少排放污染。1.1混合动力汽车研究概况混合

8、动力汽车属于传统汽车到新能源汽车转变的过渡品，是当前科技条件下燃油汽车最好的替代品。在汽车动力系统新能源化战