【摘要】：本文圍繞ISG型混合動(dòng)力汽車起動(dòng)工況,研究了冷卻水溫和拖動(dòng)轉(zhuǎn)速對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)阻力矩、電機(jī)電流特性和系統(tǒng)轉(zhuǎn)速特性的影響。結(jié)果顯示:冷卻水溫對(duì)電機(jī)拖動(dòng)策略及起動(dòng)性能有重要影響,當(dāng)冷卻水溫低于約45℃時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)平均起動(dòng)阻力矩隨溫度升高而明顯降低,且拖動(dòng)轉(zhuǎn)速的升高對(duì)平均起動(dòng)阻力矩的影響較為明顯;而當(dāng)冷卻水溫高于約45℃后平均起動(dòng)阻力矩變化平緩;從降低阻力矩的角度出發(fā),應(yīng)采用低速起動(dòng)。轉(zhuǎn)矩控制模式下,熱機(jī)和低速起動(dòng)時(shí),起動(dòng)瞬間電機(jī)電流出現(xiàn)較大畸變,適當(dāng)提高拖動(dòng)轉(zhuǎn)速或降低起動(dòng)轉(zhuǎn)矩有利于減小起動(dòng)瞬間的沖擊電流;轉(zhuǎn)速控制模式下,起動(dòng)瞬間產(chǎn)生更大的沖擊電流,提高拖動(dòng)轉(zhuǎn)速有利于減小起動(dòng)初期電機(jī)電流的突變。為實(shí)現(xiàn)快速起動(dòng),應(yīng)根據(jù)冷卻水溫確定電機(jī)的起動(dòng)控制策略,冷卻水溫高于約45℃時(shí),采用轉(zhuǎn)矩控制模式,低于約45℃時(shí),采用轉(zhuǎn)速控制模式。
【圖文】：

250r/min時(shí)開始噴油點(diǎn)火，290ms后達(dá)到怠速轉(zhuǎn)速，電壓和電流在起動(dòng)初始瞬間發(fā)生急劇變化，轉(zhuǎn)速超調(diào)較大;而以50%最大轉(zhuǎn)矩軟起動(dòng)拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，達(dá)到怠速轉(zhuǎn)速才噴油點(diǎn)火，580ms后達(dá)到怠速轉(zhuǎn)速，電壓和電流的變化相對(duì)較緩慢，降低了轉(zhuǎn)速超調(diào)�？梢�，快速起動(dòng)過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)與起動(dòng)電機(jī)的相互作用和起動(dòng)電機(jī)的控制對(duì)車輛的起動(dòng)性能有重要影響，因此，本文中通過考察不同冷卻水溫下發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)阻力矩以及電機(jī)的工作特性，對(duì)起動(dòng)過程電機(jī)控制策略進(jìn)行匹配，為改善發(fā)動(dòng)機(jī)快速起動(dòng)性能提供指導(dǎo)。1GDI發(fā)動(dòng)機(jī)快速起動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)架圖1為ISG型混合動(dòng)力車用發(fā)動(dòng)機(jī)快速起動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)架總體布置示意圖。試驗(yàn)平臺(tái)主要由直噴汽油機(jī)及其控制系統(tǒng)、永磁同步伺服電機(jī)及其控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等組成。圖1臺(tái)架總體布局示意圖試驗(yàn)用發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速為800r/min，永磁同步電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)同軸連接，電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表1［18］。表1電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)電壓/V200額定電流/A54最大瞬時(shí)電流/A130額定功率/kW7．5額定轉(zhuǎn)矩/(N·m)48瞬時(shí)最大轉(zhuǎn)矩/(N·m)119額定轉(zhuǎn)速/(r·min－1)1500最高轉(zhuǎn)速(r·min－1)3000快速起動(dòng)過程中涉及電機(jī)的兩種控制模式:轉(zhuǎn)矩模式和轉(zhuǎn)速模式。轉(zhuǎn)矩控制模式是電機(jī)控制器算法中應(yīng)用轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制，控制目標(biāo)是電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩;轉(zhuǎn)速控制模式是電機(jī)控制器算法中應(yīng)用速度閉環(huán)控制，控制目標(biāo)是電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速。每種控制模式都需要對(duì)伺服控制單元內(nèi)部指令進(jìn)行設(shè)置，并在伺服控制單元相應(yīng)的引腳上輸入模擬電壓來確定運(yùn)行模式和運(yùn)行特性。2發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩分析起動(dòng)阻力矩可分為平均起動(dòng)阻力矩和瞬時(shí)起動(dòng)阻力矩，發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程是一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的，而瞬時(shí)起動(dòng)阻力矩是在起動(dòng)過程中某個(gè)時(shí)刻所產(chǎn)生的量，若對(duì)ISG電機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，使

·冷起動(dòng)時(shí)，，潤(rùn)滑油黏度大、流動(dòng)性差，造成發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)曲軸與軸瓦等摩擦面之間供油不足，氣缸壁磨損加劇，導(dǎo)致各摩擦器件間的運(yùn)動(dòng)阻力增大，發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)阻力也隨之增大，加劇發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)困難。隨著冷卻水溫升高，潤(rùn)滑油溫度升高，潤(rùn)滑油黏度降低，各活塞環(huán)槽中的潤(rùn)滑油供給充足，潤(rùn)滑較好，熱起動(dòng)時(shí)的阻力矩也相對(duì)較�。�19－20］。為使混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)滿足快速起動(dòng)的要求，電機(jī)需提供足夠的轉(zhuǎn)矩以克服阻力矩，拖動(dòng)轉(zhuǎn)速不同，需求的轉(zhuǎn)矩也不同，因此需要針對(duì)不同冷卻水溫下的阻力矩匹配電機(jī)的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩及拖動(dòng)轉(zhuǎn)速。圖2為冷卻水溫對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)平均起動(dòng)阻力矩的影響。由圖可知，冷卻水溫低于45℃時(shí)，平均起動(dòng)阻力矩隨冷卻水溫升高而快速減小;冷卻水溫高于45℃時(shí)，平均起動(dòng)阻力矩趨于平緩。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，冷卻水溫低于10℃時(shí)，該電機(jī)不易將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速拖動(dòng)至800～1200r/min，因此在該轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，只考察冷卻水溫高于25℃的情況。當(dāng)冷卻水溫從25℃升高至45℃時(shí)，1200r/min下的平均阻力矩下降最多，約為50%，而冷卻水溫從45℃升高至85℃時(shí)，各轉(zhuǎn)速下的平均阻力矩變化較校圖2平均起動(dòng)阻力矩隨冷卻水溫的變化由于冷卻水溫低于45℃時(shí)，起動(dòng)阻力矩增加較快，此時(shí)若高速拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，將進(jìn)一步增加發(fā)動(dòng)機(jī)的阻力矩，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)磨損嚴(yán)重，因此，電機(jī)的拖動(dòng)策略應(yīng)考慮冷卻水溫的影響，低溫時(shí)采用低速起動(dòng)利于降低阻力矩。3快速起動(dòng)過程中電機(jī)的電流特性電機(jī)拖動(dòng)策略的匹配不僅要考慮阻力矩的變化，還要兼顧不同策略下電機(jī)自身的性能，為此考察不同冷卻水溫下拖動(dòng)策略對(duì)電機(jī)性能的影響規(guī)律，主要分析其電流特性。3.1轉(zhuǎn)矩控制模式下電機(jī)的電流特性試驗(yàn)中分別以100%額定轉(zhuǎn)矩和80%額定轉(zhuǎn)矩將發(fā)動(dòng)機(jī)拖動(dòng)到不同轉(zhuǎn)速，到達(dá)目標(biāo)轉(zhuǎn)速后對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行閉
【作者單位】： 同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院;同濟(jì)大學(xué)中德學(xué)院;
【基金】：上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)(11DZ2260400) 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51376139)資助
【分類號(hào)】：U469.7

【共引文獻(xiàn)】

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【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2525375