ISG型混合动力汽车发动机起动过程控制仿真分析.pdf

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1、·ISG型混合动力汽车发动机起动过程控制仿真分析·文章编号：1002．4581(2014)04．0018．06ISG型混合动力汽车发动机起动过程控制仿真分析王俊华，肖恺，黎润东，郭俊，魏丹，夏珩WangJunhua，XiaoKai，LiRundong，GuoJun，WeiDan，XiaHeng(广州汽车集团有限公司汽车工程研究院，广东广州511434)摘要：发动机自动起停是混合动力汽车节能减排的重要手段，对混合动力汽车的起动性能提出了更高的要求。混合动力汽车的ISG(IntegratedStarte

2、rGenerator)起动相比传统车的起动机起动可以获得更好的油耗、排放、振动和噪声性能。文中结合所研发的ISG型混合动力汽车，通过试验分析现有发动机起动过程的控制效果。为解决现有控制算法存在的转速超调量大的问题，设计了发动机起动过程的转速闭环控制算法，搭建了控制器和被控对象仿真模型。通过仿真分析研究了不同控制参数对起动过程转速控制效果的影响，得出了减少发动机喷油转矩和提高ISG转矩变化率限制可以改善转速控制效果的结论，为后续控制算法的改进和实车控制参数的标定提供了依据。关键词：混合动力汽车；自动起

3、停；起动；转速控制中图分类号：U464．142．02文献标志码：A振动问题对整车性能的影响并不明显。相反，0引言对于混合动力汽车，由于发动机起停十分频繁，发动机起动性能必须引起重视。不同的控制方当前，全球汽车工业正面临着能源短缺和法和控制参数对于车辆的油耗、排放、噪声和环境污染的巨大挑战，节能、减排已经成为全振动等起动性能有重要影响。目前的研究主要球汽车工业的广泛共识。纯电动汽车由于电池集中在发动机起动过程动力学仿真J、起动阻技术的瓶颈，使其无法在合理的成本下获得较力模型J和起停控制策略及其优化方面

4、L7J，而对高的续驶里程。燃料电池汽车则由于催化剂的于ISG起动发动机过程的控制方法研究则相对高昂价格使其成本居高不下。短期内，最有市较少。场化前景的新能源汽车依然是混合动力汽车文中通过试验研究了自主研发的ISG型混合【1]。混合动力汽车较传统内燃机汽车具有更好动力汽车现有的起动过程，分析了其存在的问题。的燃油经济性能和排放性能，因而成为国内外在此基础上，提出了转速闭环控制的起动过程控各汽车厂商研发的热点【2J。混合动力汽车可通制算法，并通过仿真分析研究了不同控制参数对过减小发动机排量、调节发动机工

5、作区间、发起动性能的影响，为后续控制算法的改进和实车动机怠速停机以及制动能量回收等方式有效降参数标定提供了依据。低汽车能耗以及排放L4J。在混合动力汽车中，发动机自动起停是改善1混合动力汽车系统结构整车燃油经济性和降低排放的有效措施【JJ。有研究表明，在美国城市工况下，怠速油耗占到整个循图1所示是某混合动力汽车结构图。在发动环工况油耗的17％【5】。据估算，混合动力汽车自动机前置前驱的传统AMT变速箱汽车的基础上，关闭发动机在城市工况可节油10％L1’6-7]。在发动机曲轴输出端装有ISG，发动机和

6、ISG的在传统车上，由于不存在发动机频繁起停转矩共同经过离合器与AMT变速器相连，通过的现象，因而起动过程的油耗、排放、噪声和前差减总成传递到前轴，进而驱动车辆。ISG为·ISG型混合动力汽车发动机起动过程控制仿真分析·可逆电机，既可以：[作在电动机模式为车辆提供从图中可以看到，起动开始后，ISG转矩在0．25S驱动力，也可以工作在发电机模式产生电能。ISG之后达到最大值，在O．48S发动机转速首次达到怠还可以用作起动机以实现自动起停功能。相比起速转速，在1．82S发动机转速稳定(进入900±45动

7、电机，ISG可以提供更大的转矩输出，加快发r／min区间)。从图中可以看出，起动开始约0．7S动机起动速度，但需要不同的控制方法和参数以后发动机转速超调达到约50％，转速最大值超过减小超调。1400r／min。现有的起动过程控制算法由于仍采用传统车的起动控制算法，发动机通过过浓混合气来保证起动转矩，是一种开环控制，不可避免的存在超调量大，起动性能较差的问题Ij引。由于传统车一般每次驾驶循环仅需起动一次，因而起动过程的油耗、排放以及噪声和振动Ⅲ问题并不十分显著。但是，对于具有自动起停功能的混合动力汽车

8、，通常在一次驾驶循环需要起动数次甚至数十次，这些问题对整车性能的影响十分显著。冈而，有必要对现有的起动性能进行图l混合动力汽车整车结构优化。2现有起动过程的试验分析3ISG转速闭环控制的起动策略现有的起动过程控制与传统车十分相似，在为改善起动过程的油耗、排放以及振动和噪需要起动时，ISG模拟传统车的起动机，将发动机声问题，文中提出⋯种发动机起动过程的转速控拖动到较低的转速(如200r／min)后，发动机开制算法。该算法仍采用ISG作为起动机，但由于始喷油，后续由发动机