基于HEV發(fā)動機起動性能的ISG轉矩控制與仿真研究.pdf

1、發(fā)動機怠速自動起停是ISG型混合動力汽車的重要工作模式，是提高整車燃油經濟性和降低排放的重要措施。ISG型混合動力汽車中取消了傳統(tǒng)起動電機，發(fā)動機起動由ISG電機來完成。由于ISG電機與發(fā)動機曲軸直接相連，ISG電機必須提供足夠大的驅動轉矩驅動發(fā)動機，使發(fā)動機從靜止到設定轉速的起動時間不超過0.4秒。 發(fā)動機起動性能由發(fā)動機動態(tài)運行阻力、ISG驅動轉矩共同決定。運行阻力越大，電機驅動轉矩就越大，ISG電機電流也就越大，電機的

2、能量消耗和損失越大，對電機和電力電子元器件的性能要求越高，所以ISG電機的最大驅動轉矩是衡量電機性能的重要指標。另外，由于影響發(fā)動機起動運行阻力的因素較多，為減小起動過程中的燃油消耗、尾氣排放、電機功率消耗和沖擊，在滿足起動時間要求的條件下，應根據發(fā)動機的運行阻力特性對ISG電機進行有效控制，因此發(fā)動機起動過程中的ISG－發(fā)動機的綜合控制十分重要。 本文結合國家“863”項目和國家自然科學基金中的研究內容，以ISG型混合動力汽車

3、為研究對象，對發(fā)動機起動與ISG電機控制進行了系統(tǒng)的理論研究，取得了以下研究成果： (1) 在發(fā)動機曲柄連桿機構動力學分析的基礎上，對發(fā)動機起動過程中的運行阻力矩進行分析，并以氣缸壓力 及曲軸轉速 為輸入的兩參數(shù)，對HEV發(fā)動機的冷/熱起動過程中的運行阻力矩進行了仿真計算。仿真結果與試驗結果吻合較好，驗證了該計算模型的正確性。 (2) 基于混合動力汽車發(fā)動機的起動特點，選定了永磁同步電機(PMSM)作為驅動電機。為了使

4、電機在低速下具有良好的動力性，對永磁同步電機采用最大轉矩/電流矢量控制，在Matlab/Simulink平臺上建立了永磁同步電機的模型，并進行了性能仿真。 (3) 基于HEV發(fā)動機起動的性能要求，把HEV發(fā)動機起動分為三個階段，針對不同的階段提出ISG電機-發(fā)動機起動的控制策略，并在Matlab/Simulink平臺上建立了ISG電機起動發(fā)動機的綜合控制模型，進行了混合動力汽車發(fā)動機冷/熱起動的動力性仿真，仿真結果滿足混合動力汽

5、車發(fā)動機起動性能要求。 (4) 為了驗證本文所建立的ISG電機驅動發(fā)動機起動模型的正確性，在混合動力汽車試驗臺上進行了ISG電機起動發(fā)動機的試驗，得到了發(fā)動機轉速隨時間的關系曲線，試驗曲線的變化趨勢與仿真結果基本一致，驗證了ISG電機起動發(fā)動機的綜合控制模型的正確性。 (5) 對影響混合動力汽車發(fā)動機起動的動力性的有關參數(shù)進行分析研究， 建立了混合動力汽車發(fā)動機起動的綜合性能優(yōu)化模型，通過不同參數(shù)下的仿真計算，得到了實現(xiàn)