发动机怠速自动起停是ISG 型混合动力汽车的重要工作模式,是提高整车燃油经济性和降低排放的重要措施。ISG型混合动力汽车中取消了传统起动电机,发动机起动由ISG 电机来完成。由于ISG 电机与发动机曲轴直接相连,ISG 电机必须提供足够大的驱动转矩驱动发动机,使发动机从静止到设定转速的起动时间不超过0.4 秒。发动机起动性能由发动机动态运行阻力、ISG 驱动转矩共同决定。运行阻力越大,电机驱动转矩就越大,ISG电机电流也就越大,电机的能量消耗和损失越大,对电机和电力电子元器件的性能要求越高,所以ISG 电机的最大驱动转矩是衡量电机性能的重要指标。另外,由于影响发动机起动运行阻力的因素较多,为减小起动过程中的燃油消耗、尾气排放、电机功率消耗和冲击,在满足起动时间要求的条件下,应根据发动机的运行阻力特性对ISG 电机进行有效控制,因此发动机起动过程中的ISG-发动机的综合控制十分重要。本文结合国家“863”项目和国家自然科学基金中的研究内容,以ISG型混合动力汽车为研究对象,对发动机起动与ISG 电机控制进行了系统的理论研究,取得了以下研究成果: (1) 在发动机曲柄连杆机构动力学分析的基础上,对发动机起动过程中的运行阻力矩进行分析,并以气缸压力Pg as及曲轴转速ω为输入的两参数,对HEV 发动机的冷/热起动过程中的运行阻力矩进行了仿真计算。仿真结果与试验结果吻合较好,验证了该计算模型的正确性。(2) 基于混合动力汽车发动机的起动特点,选定了永磁同步电机(PMSM)作为驱动电机。为了使电机在低速下具有良好的动力性,对永磁同步电机采用最大转矩/电流矢量控制,在Matlab/Simulink 平台上建立了永磁同步电机的模型,并进行了性能仿真。(3) 基于HEV 发动机起动的性能要求,把HEV 发动机起动分为三个阶段,针对不同的阶段提出ISG电机-发动机起动的控制策略,并在Matlab/Simulink 平台上建立了ISG电机起动发动机的综合控制模型,进行了混合动力汽车发动机冷/热起动的动力性仿真,仿真结果满足混合动力汽车发动机起动性能要求。(4) 为了验证本文所建立的ISG电机驱动发动机起动模型的正确性,在混合动力汽车试验台上进行了ISG 电机起动发动机的试验,得到了发动机转速随时间的关系曲线,试验曲线的变化趋势与仿真结果基本一致,验证了ISG 电机起动发动机的综合控制模型的正确性。