随着汽车上电器及电子负载的增加以及未来汽车发展的需要,提升汽车电源电压到42V已经势在必行。在42V电压基础上,开发一种基于起动机/发电机一体化(ISG)的42V动力系统已成为当前汽车技术界研究和开发的热点。该系统对现有内燃机汽车改造成本较低,并且它具有发动机快速起停,发动机停机时电机单独驱动电器附件,发动机大负载时电机提供辅助动力,汽车减速或制动时回收制动能量等功能。这些功能对改善汽车燃油经济性和降低车辆尾气排放都有很大的作用。 本文在对轻度混合型、功率混合型和能量混合型混合动力汽车进行综合分析的基础上,提出了一种基于起动机/发电机一体化轻度混合的42V动力系统方案。在简要分析42V动力系统理论基础、结构型式和功能模式的同时,针对选用的动力传动系方案,以节能和环保为主要目标,考虑成本问题、现有技术水平和混合动力汽车的发展趋势,进行42V动力传动系中ISG、发动机、蓄电池和变速器的选型、参数设计和匹配性分析,构建了一个完整的42V动力系统。综合考虑发动机和ISG效率特性,对比研究几种不同控制策略的特点,选用扭矩分离控制策略,制定了42V动力系统在起动、巡航、加速、爬坡、怠速及减速制动时的控制方案,以保证整个动力系统在高效率情况下工作。 在MATLAB/Simulink环境下,以Advisor为仿真平台,在对Advisor软件的建模方法进行详细分析的基础上,依据系统的结构、控制策略和工作模式,对相关模块进行修改,建立了42V传动系发动机、ISG、蓄电池、控制策略以及整车的仿真模型。利用建立的模型,在Advisor仿真软件中输入仿真参数,设置仿真性能,选择ECE+EUDC、UDDS和HWFET循环工况进行仿真分析,得出42V汽车动力性、经济性以及一些重要性能曲线的仿真结果。与同样参数设置的传统燃油汽车仿真结果进行比较和分析得出:42V动力系统主要动力部件都工作在一个高效区域;在汽车动力特性基本持平的情况下,燃油经济性和排放得到了很大的改善。最后做出结论:整个设计、建模和仿真基本达到预期设计目标。