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发动机12V BSG起停系统的研究与开发
| 论文题名： | 发动机12V BSG起停系统的研究与开发 |
| 关键词： | 闭环控制;方波控制;起停系统;混合动力;发动机 |
| 摘要： | 随着各国油耗和排放法规的日趋严格，单纯依靠先进的内燃机燃烧技术已经显得捉襟见肘。在这样的背景下，发展混合动力系统成为目前的研究热点。而城市工况的交通拥堵，带来了怠速油耗的浪费，使得起停系统的应用成为有效的节油手段。 起停技术作为微混，取消了怠速工况，在拥堵的城市工况可以节油3-5％。目前起停系统可以分为三类，分别是起动加强机起停系统、BSG（Belt Starter Generator）起停系统、缸内直喷起停系统。 本文重点研究了BSG形式的起停技术，具体工作内容如下：介绍了BSG形式的起停系统的关键零部件组成，起停系统控制所需要引入的传感器和执行器信号，研究了起停系统起动和停止的控制策略，并按照使能条件和触发条件详细阐述。完成了起停系统控制器的软硬件开发，硬件电路部分实现了控制单元和功率驱动单元的集成，软件部分实现了基于PID的转速闭环方波控制。进行了电机转速闭环的空载试验，结果显示：空载情况下，电机可以在0.7秒以内转动到目标转速（500r/min），并在1.5秒以内稳定在该转速。这表明本文设计的PI控制器具有良好的起动响应速度。为了验证控制策略的可行性，利用整车动力学仿真软件ADVISOR对12V BSG起停系统进行仿真研究。在其中内置的INSIGHT模型上进行二次开发，建立了整车模型、发动机模型、变速箱模型、电机模型、电池模型、起停和转矩分配控制策略模型，并分析了不同测试循环下，BSG起停系统的节油效果。结果表明，起停系统的节油效果与怠速停机的时间成正比，怠速时间越长，节油效果越明显。NEDC测试循环下起停技术可以节油5%，BSG起停系统同时还具有制动能量回收的功能，制动能量回收带来的节油效果主要取决于减速制动工况的多少，减速制动工况越多，制动回收的能量越多，NEDC测试循环可以节油2.4%。将某款迈腾汽车上的发电机改造成起停电机，利用高性能的MOS管组成的三相逆变电路代替二极管整流桥。从而实现了起动和发电功能的双向控制，并对起停电机进行台架试验。测试了电机稳定在1000r/min时的带载能力，结果表明该转速下最大可带载5Nm的扭矩，以电机与发动机曲轴2.5：1的传动比计算，最大可在发动机曲轴端输出12.5Nm的扭矩。可满足摩托车和小排量汽车的起动需求。 |
| 作者： | 杨飞 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 张宝欢;胡春明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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