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，并且己取得较大的成功。 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。

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第1章 绪论

1.1本课题研究背景

1.2新能源汽车方案

1.3混合动力汽车的分类

1.3.1串联混合动力

1.3.2并联混合动力

1.3.3混联混合动力

1.3.4同轴并联混合动力

1.4混合动力汽车发展状况及趋势

1.4.1国际上混合动力汽车研究及发展动态

1.4.2国内混合动力汽车研究发展动态

1.4.3混合动力汽车发展前景

1.5本论文主要研究内容

第2章 ISG+CVT的混合动力传动模块

2.1传动模块结构及特点

2.2传动模块ISG电机选型

2.3传动模块动力耦合机构及原理

第3章 ISG电机及其控制

3.1永磁同步电机的转子结构

3.2永磁同步电机的控制方法

3.2.1转子磁场定向控制的坐标系统

3.2.2 Clark变换及其逆变换

3.2.3 Park变换及其逆变换

3.2.4空间矢量生成

3.2.5控制系统框图

3.3.6特性曲线和控制策略

3.3控制系统硬件设计

3.3.1预充电路

3.3.2过流保护

第4章 一种低成本位置检测方案

4.1常用的位置检测方案

4.1.1旋转变压器工作原理

4.2基于运算放大器的位置检测方案

4.2.1技术方案分析

4.2.2技术难点及解决

4.2.3原理电路设计

4.3基于Multisim10的电路仿真及参数调整

4.3.1激励信号发生电路仿真

4.3.2位置信号处理电路仿真

4.4 AD电路及位置检测软件实现

4.4.1 AD电路硬件设计

4.4.2软件流程

4.4.3 Q格式定点运算

4.4.4 C和汇编的混合编程

4.5本章小结

第5章 控制策略及验证

5.1 ISG型轻度混合控制策略

5.1.1快速起停控制

5.1.2纯发动机控制

5.1.3加速/助力控制

5.1.4能量回收控制

5.2典型工况及模式切换

5.2.1快速起停工况

5.2.2能量回收工况

5.2.3电动助力工况

5.2.4纯电动工况

5.3本章小结

总结和展望

参考文献

致谢