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原文传递基于HEV发动机起动性能的ISG转矩控制与仿真研究

论文题名：	基于HEV发动机起动性能的ISG转矩控制与仿真研究
关键词：	混合动力汽车;发动机起动;运行阻力;转矩控制;综合建模
摘要：	发动机怠速自动起停是ISG型混合动力汽车的重要工作模式，是提高整车燃油经济性和降低排放的重要措施。ISG型混合动力汽车中取消了传统起动电机，发动机起动由ISG电机来完成。由于ISG电机与发动机曲轴直接相连，ISG电机必须提供足够大的驱动转矩驱动发动机，使发动机从静止到设定转速的起动时间不超过0.4秒。发动机起动性能由发动机动态运行阻力、ISG驱动转矩共同决定。运行阻力越大，电机驱动转矩就越大，ISG电机电流也就越大，电机的能量消耗和损失越大，对电机和电力电子元器件的性能要求越高，所以ISG电机的最大驱动转矩是衡量电机性能的重要指标。另外，由于影响发动机起动运行阻力的因素较多，为减小起动过程中的燃油消耗、尾气排放、电机功率消耗和冲击，在满足起动时间要求的条件下，应根据发动机的运行阻力特性对ISG电机进行有效控制，因此发动机起动过程中的ISG－发动机的综合控制十分重要。本文结合国家“863”项目和国家自然科学基金中的研究内容，以ISG型混合动力汽车为研究对象，对发动机起动与ISG电机控制进行了系统的理论研究，取得了以下研究成果： (1) 在发动机曲柄连杆机构动力学分析的基础上，对发动机起动过程中的运行阻力矩进行分析，并以气缸压力及曲轴转速为输入的两参数，对HEV发动机的冷/热起动过程中的运行阻力矩进行了仿真计算。仿真结果与试验结果吻合较好，验证了该计算模型的正确性。 (2) 基于混合动力汽车发动机的起动特点，选定了永磁同步电机(PMSM)作为驱动电机。为了使电机在低速下具有良好的动力性，对永磁同步电机采用最大转矩/电流矢量控制，在Matlab/Simulink平台上建立了永磁同步电机的模型，并进行了性能仿真。 (3) 基于HEV发动机起动的性能要求，把HEV发动机起动分为三个阶段，针对不同的阶段提出ISG电机-发动机起动的控制策略，并在Matlab/Simulink平台上建立了ISG电机起动发动机的综合控制模型，进行了混合动力汽车发动机冷/热起动的动力性仿真，仿真结果满足混合动力汽车发动机起动性能要求。 (4) 为了验证本文所建立的ISG电机驱动发动机起动模型的正确性，在混合动力汽车试验台上进行了ISG电机起动发动机的试验，得到了发动机转速随时间的关系曲线，试验曲线的变化趋势与仿真结果基本一致，验证了ISG电机起动发动机的综合控制模型的正确性。 (5) 对影响混合动力汽车发动机起动的动力性的有关参数进行分析研究，建立了混合动力汽车发动机起动的综合性能优化模型，通过不同参数下的仿真计算，得到了实现发动机起动过程综合性能最优的参数值。 (6) 提出了发动机起动过程的三阶段电机转矩的控制策略和控制方法，在满足发动机起动时间要求的条件下，减小了发动机起动过程后期电机电流的不规则波动和活塞处于上/下死点时的冲击，仿真结果表明了该控制策略的正确性。
作者：	李红朋
专业：	机械设计及理论
导师：	秦大同
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆大学
学位年度：	2005
正文语种：	中文