基于HEV發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能的ISG轉(zhuǎn)矩控制與仿真研究.pdf

1、發(fā)動(dòng)機(jī)怠速自動(dòng)起停是ISG型混合動(dòng)力汽車的重要工作模式，是提高整車燃油經(jīng)濟(jì)性和降低排放的重要措施。ISG型混合動(dòng)力汽車中取消了傳統(tǒng)起動(dòng)電機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)由ISG電機(jī)來(lái)完成。由于ISG電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸直接相連，ISG電機(jī)必須提供足夠大的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，使發(fā)動(dòng)機(jī)從靜止到設(shè)定轉(zhuǎn)速的起動(dòng)時(shí)間不超過(guò)0.4秒。 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能由發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)運(yùn)行阻力、ISG驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩共同決定。運(yùn)行阻力越大，電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩就越大，ISG電機(jī)電流也就越大，電機(jī)的

2、能量消耗和損失越大，對(duì)電機(jī)和電力電子元器件的性能要求越高，所以ISG電機(jī)的最大驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩是衡量電機(jī)性能的重要指標(biāo)。另外，由于影響發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)行阻力的因素較多，為減小起動(dòng)過(guò)程中的燃油消耗、尾氣排放、電機(jī)功率消耗和沖擊，在滿足起動(dòng)時(shí)間要求的條件下，應(yīng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行阻力特性對(duì)ISG電機(jī)進(jìn)行有效控制，因此發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中的ISG－發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合控制十分重要。 本文結(jié)合國(guó)家“863”項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金中的研究?jī)?nèi)容，以ISG型混合動(dòng)力汽車

3、為研究對(duì)象，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)與ISG電機(jī)控制進(jìn)行了系統(tǒng)的理論研究，取得了以下研究成果： (1) 在發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)行阻力矩進(jìn)行分析，并以氣缸壓力 及曲軸轉(zhuǎn)速 為輸入的兩參數(shù)，對(duì)HEV發(fā)動(dòng)機(jī)的冷/熱起動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)行阻力矩進(jìn)行了仿真計(jì)算。仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好，驗(yàn)證了該計(jì)算模型的正確性。 (2) 基于混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特點(diǎn)，選定了永磁同步電機(jī)(PMSM)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。為了使

4、電機(jī)在低速下具有良好的動(dòng)力性，對(duì)永磁同步電機(jī)采用最大轉(zhuǎn)矩/電流矢量控制，在Matlab/Simulink平臺(tái)上建立了永磁同步電機(jī)的模型，并進(jìn)行了性能仿真。 (3) 基于HEV發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的性能要求，把HEV發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)分為三個(gè)階段，針對(duì)不同的階段提出ISG電機(jī)-發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的控制策略，并在Matlab/Simulink平臺(tái)上建立了ISG電機(jī)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合控制模型，進(jìn)行了混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷/熱起動(dòng)的動(dòng)力性仿真，仿真結(jié)果滿足混合動(dòng)力汽

5、車發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能要求。 (4) 為了驗(yàn)證本文所建立的ISG電機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模型的正確性，在混合動(dòng)力汽車試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了ISG電機(jī)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)，得到了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨時(shí)間的關(guān)系曲線，試驗(yàn)曲線的變化趨勢(shì)與仿真結(jié)果基本一致，驗(yàn)證了ISG電機(jī)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合控制模型的正確性。 (5) 對(duì)影響混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的動(dòng)力性的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析研究， 建立了混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的綜合性能優(yōu)化模型，通過(guò)不同參數(shù)下的仿真計(jì)算，得到了實(shí)現(xiàn)