291 混合动力汽车用起动发电一体化永磁同步电机控制系统设计与仿真

混合动力汽车用起动发电一体化永磁同步电机控制系统设计与仿真作者：黄苏融，曾凤，洪文成，陈小佳，HUANGSu-rong，ZENGFeng，HONGWen-cheng，CHENXiao-jia作者单位：上海大学,机电工程与自动化学院,上海,200072刊名：电机与控制应用英文刊名：ELECTRICMACHINES&CONTROLAPPLICATION年，卷(期)：2007，34(11)被引用次数：2次参考文献(4条)1.MORIMOTOS.SANADAM.TAKEDAYEffectsandcompensationofmagneticsaturationinflux-weakeningcontrolledpermanentmagnetsynchronousmotordrives1994(06)2.JAHNSTM.KLIMANG.NEWMANTWInteriorpermanent-magnetsynchronousmotorforadjustablespeeddrives1986(04)3.JAHNSTMFlux-weakeningregimeoperationofaninteriorpermanent-magnetsynchronousmotordrive1987(04)4.MACMINNSR.JAHNSTMControltechniquesforimprovedhigh-speedperformanceofinteriorPMsynchronousmotordrives1991(05)相似文献(9条)1.学位论文毛起禹ISG弱混合动力汽车AMT换档规律研究2007混合动力汽车目前得到了迅速的发展。混合动力技术本质上是利用电力驱动来平衡和改善发动机的工况，通过减少发动机怠速工况、调整发动机工作在高效区以及制动能回收提高燃油经济性、减少污染物排放。专门针对混合动力汽车进行的自动变速箱换档规律研究已经成为混合动力汽车的关键技术之一，能大大提高混合动力汽车的燃油经济性、动力性和排放状况，促进混合动力汽车更大程度进入市场。本文针对装有起动-发电一体化电机(ISG)的混合动力汽车平台进行研究，对混合动力汽车自动变速箱的换档规律展开深入的研究和分析，包括动力性、经济性换档曲线确立，换档规律性能仿真三方面内容，并着重于提高燃油经济性。为解决发动机与ISG共同工作时换档点的确立问题，本文对等效燃油消耗率的概念进行了研究，并以此为基础确立了本混合动力汽车的经济性换档规律。本文首先阐述了混合动力汽车的原理以及ISG同轴并联弱混合动力方案，对传统和新兴起的换档规律研究方法进行了系统总结和比较分析。从获得自动变速器换档曲线角度出发，在Matlab/Simulink平台上应用并建立了仿真模型，包含有发动机、ISG、蓄电池和变速器等主要零部件模型。本文的基础是研究等效燃油消耗率的计算方法，并依此建立经济性换档规律。分别对发动机油耗和ISG等效油耗进行研究。一方面用解析法和作图法对发动机的油耗进行经济性换档规律研究，得到了纯发动机的最佳燃油经济性换档曲线；一方面对ISG等效燃油消耗率的计算方法进行研究，从而得到了发动机与ISG共同工作时变速箱的换档规律依据。燃油经济性是混合动力汽车关注的重点，着重于经济性的换档规律也是本文的主要研究内容之一。随后，针对纯经济性换档规律在动力性上的缺陷，将动力性换档规律与经济性换档规律相互弥补，确立综合的换档规律。在传统动力性换档规律的基础上，针对动力系统的区别，考虑了ISG的驱动力，制定了适合本混合动力平台的动力性换档规律。仿真结果表明，综合的换档规律能够在满足动力性要求的基础上使经济性明显提高。最后，在不同工况下分别对比分析不同换档规律的特点。综合换档规律与原车换档规律的对比显示出巨大的经济性优势；考虑ISG的换档规律与不考虑ISG的换档规律的对比显示出等效燃油经济性概念能够更加充分的利用回收的电能，并对换档规律在经济性上作出显著贡献；考虑SOC与不考虑SOC的换档规律对比显示，在本平台换档规律中考虑SOC效果并不明显。通过上述研究验证，本文提出的综合换档规律能够满足整车动力性的要求，并使经济性得到明显的提高，是适合混合动力汽车自动变速箱的换档规律研究方向。2.期刊论文于水.董光宇.吴志军.李理光.YUShui.DONGGuang-yu.WUZhi-jun.LILi-guang混合动力汽车发动机快速起动瞬态燃烧和碳氢排放-吉林大学学报(工学版)2008,38(5)介绍了用于混合动力汽车动力系统的发动机快速起动模拟试验台架系统和相关试验.针对一台进气道喷射式汽油机,模拟起动/发电一体化电机,研究在不同拖动转速下快速起动过程的瞬态特性和排放特性.试验结果表明:发动机在快速起动情况下,瞬态特性突出;随着拖动转速升高,进气歧管压力降低,对应的喷油策略也应随之调整;在发动机起动后的第2到第9循环,容易发生不完全燃烧和失火,并随着拖动转速升高,不完全燃烧程度增加,导致碳氢排放过高.在不同拖动转速下,三效催化剂都不能高效转化碳氢排放,但转化效率存在差异.随着拖动转速升高,催化剂的转化效率先降低后又升高.从优化排放角度来看,在本文试验条件下,快速拖动至1000r/min起动时,使用催化剂后排放最低.3.期刊论文黄苏融.俞盈洁.张琪.林仁杰.HUANGSu-tong.YUYing-jie.ZHANGQi.LINRen-jie基于多领域仿真的混合动力汽车用起动发电一体化永磁同步电机设计-电机与控制应用2008,35(8)提出了车用电机的现代设计理念、步骤和原则,并在此基础上设计了混合动力用起动发电一体化(IntegratedStarter/Generator,ISG)永磁同步电机,该样机性能指标符合技术要求.仿真数据与样机测试结果基本吻合,验证了该设计方法的可行性和有效性.4.学位论文胡海斌基于开关磁阻电机的混合动力汽车42V电气系统研究2010随着汽车电子技术的不断发展及人类对汽车的功能寄予更高的需求，今后对汽车在燃油消耗、废气排放、动力及舒适性方面的要求会越来越高。其中，车辆电子化、电动化是今后汽车产业发展的趋势。为此，大量高新技术应用在汽车上，伴随而来的是汽车用电量的迅速增长。传统的14V汽车电气系统(电池电压为12V)的极限功率仅为3KW左右，已经无法满足需要，而且电功率的增加，导致了电流的增加，汽车将采用更粗的导线，增加了汽车成本和能源消耗。如果不增加电流，最有效的方法是提高汽车电气系统电压，42V电气系统作为下一代汽车电气系统标准电压已成为国际上的共识。br　　在新的混合动力汽车电气系统中，有两种可行性方案：一种是全42V电气系统；另一种是42V/14V混合电气系统。前者会对当前的汽车制造工业造成较大冲击，后者则具较大的兼容性。本文在综合国内外相关研究的基础上，对42V/14V电气系统在汽车上的应用进行了较系统的研究。主要研究内容如下：br　　首先，本文分析了汽车电气系统升压的原因，介绍了国内外汽车电气系统的发展情况及技术动向。探讨了汽车42V电气系统对关键部件例如发动机、蓄电池及整车的影响。br　　其次，本文研究并比较了目前混合动力汽车用几种蓄电池方案和混合动力汽车42V电气系统阀控式密封铅酸VRLA(ValveRegulatedLeadAcid)蓄电池充电方法。探讨了混合动力汽车DC/DC变换器的拓扑结构，并提出了提高DC/DC变换器效率的有效方案。br　　最后，介绍了42V/14V电气系统的核心装置——起动发电一体化系统(ISG)装置，提出了一种基于开关磁阻电机的ISG系统设计方案，分析了汽车电源升压产生的瞬态高压和电磁干扰并阐述了基本抑制方法。在理论研究的基础上完成了开关磁阻电机起动实验和调试，验证了基于开关磁阻电机的ISG系统能满足42/14V电气系统的需要。br　　目前，汽车电气系统由14V向42V发展已经是必然趋势，作为过渡阶段，会存在42V/12V混合电气系统，这为国内的汽车及汽车零部件厂商发展带来了冲击、机遇和挑战，同时，这将给汽车产业带来新一轮的电气技术革命。5.期刊论文韩同群.罗永革.佘建强.吕科.HANTong-qun.LUOYong-ge.SHEJian-qiang.LVKe单轴并联式混合动力总成的设计-车用发动机2007,(1)设计完成了驱动电机与电控共轨柴油机结合而成的混合动力汽车动力总成,该总成用于单轴并联式混合动力汽车.驱动电机既是电驱动装置,又是起动、发电一体化系统(ISG),基于MC68H9S12DP256B单片机,研制了该总成的控制系统,通过CAN总线实现了联合控制,以电池充放电平衡和发动机燃油经济性为基础,应用了一种模糊逻辑控制策略,实现了混合动力系统的扭矩分配与不同工作模式以及模式间的切换,该总成能够在所要求的工作模式下运转.6.学位论文曾鑫基于DSP的汽车ISG电机控制系统的研究2009ISG起动发电一体化电机是混合动力汽车用的一种特殊电机。它具有大功率、大扭矩、高功率密度等优点，既能用作电动机运行，也能用作发电机运行，非常适合于混合动力汽车用。br　　本文针对ISG电机的特点，主要研究混合动力汽车ISG电机全数字控制系统的整体结构和实现方案等问题，并以ISG电机和相应驱动器的设计为主要目标来完成相应的硬件和软件设计。br　　首先在详细分析混合动力汽车的各种结构，由此选择了其中的一种，并对ISG电机和蓄电池等进行了选型。进一步讨论了ISG电机系统的核心——无刷直流电机的工作原理和控制方法。根据ISG电机系统工作要求，详细分析和探讨了ISG一体化电机的控制策略，给出了在控制硬件电路不变的基础上，通过软件来实现电动和发电运行的控制。然后详细分析了以TMS320F2812这一型号的数字信号处理器(DSP)为核心的控制部分硬件设计。在充分利用DSP外设的同时外加适当的硬件电路来完成转速检测、电流测量、位置测量、硬件看门狗和过流保护等功能。设计了基于功率IGBT和IGBT驱动芯片SKHI22A的功率驱动电路，实现了ISG电机的高效稳定的驱动。在软件设计上，系统采用以电流调节环的控制策略。在控制算法上，现在实际工程项目中仍然采用常规PID调节偏差控制。软件采用了C语言和汇编语言相结合的方法实现了系统的控制。并进行了试制、调试及试验。br　　本系统经过试验，证明所设计系统的硬件和软件工作协调、稳定、可靠，实现了汽车ISG电机控制系统在电动工况下的控制功能。论文的最后对所做的研究工作进行了总结，对研究中存在的一些问题进行了分析，对进一步需要完善的工作提出了改进的办法。7.会议论文于水.董光宇.吴志军.李理光进气道喷射式汽油机快速起动瞬态特性研究2007本文介绍了用于混合动力汽车动力系统的发动机快速起动模拟试验台架系统和相关试验。针对一台进气道喷射式的汽油机，模拟起动/发电一体化电机，研究了在不同拖动转速下快速起动过程的瞬态特性和排放特性。试验结果标明：发动机在快速起动情况下，瞬态特性突出；随着拖动转速升高，进气歧管压力降低，对应的喷油策略也应随之调整；在发动机起动后的第2～9循环，容易发生不完全燃烧和失火，并随着拖动转速升高，不完全燃烧程度增加，导致碳氢排放过高。在不同拖动转速下，三效催化剂都不能高效转化碳氢排放，但转化效率存在差异。随着拖动转速升高，催化剂的转化效率先降低而后又升高。从优化排放角度来看，在本实验条件下，快速拖动至1000r/min起动时，催化剂后排放最低。8.会议论文于水.董光宇.张云海.李理光混合动力用汽油机起动首循环燃烧和排放特性2008搭建了一套模拟混合动力汽车发动机在ISG（起动/发电一体化）拖动下快速起动的实验平台。对比分析了拖动到800r/min起动和原机起动时首次着火循环的瞬态燃烧和排放特性。当发动机被快速拖动到800r/min起动时，由于燃烧持续期变长，使首循环缸压峰值和碳氢排放都降低。由于首次喷油蒸发时间减少，使可靠着火的稀燃边界变浓。9.学位论文曹平基于双凸极永磁电机的汽车ISG控制系统的研究2009随着环境污染的加