集成ISG的CVT传动模块在混合动力汽车上的应用

【摘要】： 汽车作为目前最为普遍和重要的一种交通工具之一,方便了人们的生活,加速了社会的发展,与此同时,随着汽车保有量的持续上升,也带来了一些严重的问题,如能源危机和全球变暖,在此背景下,新能源汽车成为了国际汽车技术发展的一个重要方向,相对而言,混合动力电动汽车是目前技术最为成熟、最具有市场前景的一种新能源汽车,为应对能源危机、实现环境的可持续发展有着非常重要的意义,目前,混合动力电动汽车已经成为了国际汽车技术发展的一个热点,并且已取得较大的成功。 本文介绍了国内外混合动力电动汽车发展现状,阐述了发展混合动力汽车的必要性和紧迫性。在分析和对比不同类型混合动力电动汽车的基础上,对一款轻度混合动力样车汽车,提出了机构紧凑、制造成本较低的基于ISG+ CVT传动模块的方案。 在分析了ISG电机(永磁同步电机)控制及旋转变压器工作原理的基础上,针对电机位置传感器——旋转变压器专用处理芯片成本高的不足,提出了一种基于运算放大器的低成本电机转子位置检测方案,设计了电路原理图,经Multisim10下的电路仿真和参数调整,最终设计出了硬件电路,并成功应用于ISG电机控制系统中。 分析了ISG型轻度混合动力汽车的结构特点、工作原理及控制策略,通过对混合动力样车进行试验,验证了其在几种典型工况下的性能,经过数据采集系统采集试验数据,并在MATLAB下进行数据分析,对控制策略及传动模块性能进行了进一步验证。 试验结果表明:集成了ISG的CVT传动模块工作可靠,ISG型轻度混合动力控制策略合理,混合动力控制单元(HCU)能正确根据驾驶员的意图和运行工况进行自动进行模式切换,怠速停机、快速起停、能量回收等功能得到实现,可以达到提高燃油经济性和排放性的目的;基于运算放大器的位置检测方案在降低成本的同时,能较精确地检测电机转子位置。 【关键词】：混合动力电动汽车 无级变速器 集成起动/发电机 旋转变压器/数字转换器 怠速停机 快速起停
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：U463.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 本课题研究背景9-10
• 1.2 新能源汽车方案10-12
• 1.3 混合动力汽车的分类12-14
• 1.3.1 串联混合动力12
• 1.3.2 并联混合动力12-13
• 1.3.3 混联混合动力13-14
• 1.3.4 同轴并联混合动力14
• 1.4 混合动力汽车发展状况及趋势14-18
• 1.4.1 国际上混合动力汽车研究及发展动态14-15
• 1.4.2 国内混合动力汽车研究发展动态15-17
• 1.4.3 混合动力汽车发展前景17-18
• 1.5 本论文主要研究内容18-20
• 第2章 ISG+CVT 的混合动力传动模块20-25
• 2.1 传动模块结构及特点20-21
• 2.2 传动模块ISG 电机选型21-23
• 2.3 传动模块动力耦合机构及原理23-25
• 第3章 ISG 电机及其控制25-37
• 3.1 永磁同步电机的转子结构25-26
• 3.2 永磁同步电机的控制方法26-34
• 3.2.1 转子磁场定向控制的坐标系统27-28
• 3.2.2 Clark 变换及其逆变换28-29
• 3.2.3 Park 变换及其逆变换29-30
• 3.2.4 空间矢量生成30-32
• 3.2.5 控制系统框图32
• 3.2.6 特性曲线和控制策略32-34
• 3.3 控制系统硬件设计34-37
• 3.3.1 预充电路34-35
• 3.3.2 过流保护35-37
• 第4章 一种低成本位置检测方案37-55
• 4.1 常用的位置检测方案37-40
• 4.1.1 旋转变压器工作原理39-40
• 4.2 基于运算放大器的位置检测方案40-44
• 4.2.1 技术方案分析40-41
• 4.2.2 技术难点及解决41-43
• 4.2.3 原理电路设计43-44
• 4.3 基于 MULTISIM10 的电路仿真及参数调整44-47
• 4.3.1 激励信号发生电路仿真45-46
• 4.3.2 位置信号处理电路仿真46-47
• 4.4 AD 电路及位置检测软件实现47-53
• 4.4.1 AD 电路硬件设计47-48
• 4.4.2 软件流程48-50
• 4.4.3 Q 格式定点运算50-51
• 4.4.4 C 和汇编的混合编程51-53
• 4.5 本章小结53-55
• 第5章 控制策略及验证55-66
• 5.1 ISG 型轻度混合控制策略55-59
• 5.1.1 快速起停控制55-56
• 5.1.2 纯发动机控制56-57
• 5.1.3 加速/助力控制57-58
• 5.1.4 能量回收控制58-59
• 5.2 典型工况及模式切换59-65
• 5.2.1 快速起停工况59-61
• 5.2.2 能量回收工况61-63
• 5.2.3 电动助力工况63-64
• 5.2.4 纯电动工况64-65
• 5.3 本章小结65-66
• 总结和展望66-68
• 参考文献68-71
• 致谢71

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