李理光，李獻菁，陸海峰，鄧 俊

(1.同濟大學汽車學院，上海 200092； 2.同濟大學中德學院，上海 200092)

2016022

混合動力汽車發(fā)動機電機拖動策略和起動性能的研究*

李理光1，2，李獻菁1，陸海峰1，鄧 俊1

(1.同濟大學汽車學院，上海 200092； 2.同濟大學中德學院，上海 200092)

本文圍繞ISG型混合動力汽車起動工況，研究了冷卻水溫和拖動轉(zhuǎn)速對發(fā)動機起動阻力矩、電機電流特性和系統(tǒng)轉(zhuǎn)速特性的影響。結(jié)果顯示：冷卻水溫對電機拖動策略及起動性能有重要影響，當冷卻水溫低于約45℃時，發(fā)動機平均起動阻力矩隨溫度升高而明顯降低，且拖動轉(zhuǎn)速的升高對平均起動阻力矩的影響較為明顯；而當冷卻水溫高于約45℃后平均起動阻力矩變化平緩；從降低阻力矩的角度出發(fā)，應采用低速起動。轉(zhuǎn)矩控制模式下，熱機和低速起動時，起動瞬間電機電流出現(xiàn)較大畸變，適當提高拖動轉(zhuǎn)速或降低起動轉(zhuǎn)矩有利于減小起動瞬間的沖擊電流；轉(zhuǎn)速控制模式下，起動瞬間產(chǎn)生更大的沖擊電流，提高拖動轉(zhuǎn)速有利于減小起動初期電機電流的突變。為實現(xiàn)快速起動，應根據(jù)冷卻水溫確定電機的起動控制策略，冷卻水溫高于約45℃時，采用轉(zhuǎn)矩控制模式，低于約45℃時，采用轉(zhuǎn)速控制模式。

混合動力汽車；快速起動；拖動策略；電流特性

前言

發(fā)動機怠速起停是ISG型混合動力汽車的重要工作模式，是提高整車燃油經(jīng)濟性和降低排放的重要措施，研究表明[1]，在城市工況下取消發(fā)動機怠速工況可以節(jié)省燃油消耗8%。根據(jù)我國城市駕駛循環(huán)工況，發(fā)動機怠速時間約占整個循環(huán)時間的25%～40%[2]，可見，利用ISG將發(fā)動機拖動到怠速轉(zhuǎn)速，取消發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速下的加濃噴油過程，將使油耗和排放大為降低。

對ISG型混合動力的研究主要集中在參數(shù)匹配[3-7]、ISG電機控制系統(tǒng)[8-10]和整車能量管理策略等方面[11-13]。文獻[14]中分析了ISG系統(tǒng)發(fā)動機冷/熱起動過程中的運行阻力矩，并提出了發(fā)動機起動過程的3個階段電機轉(zhuǎn)矩的控制策略和控制方法。文獻[15]中分析了低溫環(huán)境下ISG柴油機起動性能的主要影響因素，結(jié)合柴油機的起動阻力矩、最低起動轉(zhuǎn)速和ISG電機工作特性等因素，確定了ISG電機的最大輸出功率，并研究了起動阻力矩與ISG電機功率和蓄電池容量之間的匹配關(guān)系，得到了起動阻力矩隨環(huán)境溫度和起動轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。文獻[16]中對ISG混合動力汽車的起動及加速策略進行優(yōu)化，對冷、熱機起動空燃比進行控制，提出了ISG快慢轉(zhuǎn)矩的概念，以ISG轉(zhuǎn)矩代替?zhèn)鹘y(tǒng)車的瞬態(tài)燃油，確定了理想的混合動力起動和加速的控制參數(shù)，NEDC循環(huán)測試結(jié)果表明，混合動力起動避免了傳統(tǒng)車起動時的過濃噴油，ISG轉(zhuǎn)矩有效地取代了傳統(tǒng)汽車加速時的瞬態(tài)燃油，使混合動力汽車在節(jié)油的同時較大地改善了排放性能。文獻[17]中對比不同電機起動策略對直噴汽油機起動持續(xù)時間、起動電壓和電流的影響。以最大轉(zhuǎn)矩拖動發(fā)動機起動，轉(zhuǎn)速上升到250r/min時開始噴油點火，290ms后達到怠速轉(zhuǎn)速，電壓和電流在起動初始瞬間發(fā)生急劇變化，轉(zhuǎn)速超調(diào)較大；而以50%最大轉(zhuǎn)矩軟起動拖動發(fā)動機，達到怠速轉(zhuǎn)速才噴油點火，580ms后達到怠速轉(zhuǎn)速，電壓和電流的變化相對較緩慢，降低了轉(zhuǎn)速超調(diào)。

可見，快速起動過程中，發(fā)動機與起動電機的相互作用和起動電機的控制對車輛的起動性能有重要影響，因此，本文中通過考察不同冷卻水溫下發(fā)動機的起動阻力矩以及電機的工作特性，對起動過程電機控制策略進行匹配，為改善發(fā)動機快速起動性能提供指導。

1 GDI發(fā)動機快速起動試驗臺架

圖1為ISG型混合動力車用發(fā)動機快速起動試驗臺架總體布置示意圖。試驗平臺主要由直噴汽油機及其控制系統(tǒng)、永磁同步伺服電機及其控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等組成。

試驗用發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速為800r/min，永磁同步電機與發(fā)動機同軸連接，電機主要技術(shù)參數(shù)見表1[18]。

表1 電機主要技術(shù)參數(shù)

快速起動過程中涉及電機的兩種控制模式：轉(zhuǎn)矩模式和轉(zhuǎn)速模式。轉(zhuǎn)矩控制模式是電機控制器算法中應用轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制，控制目標是電機輸出轉(zhuǎn)矩；轉(zhuǎn)速控制模式是電機控制器算法中應用速度閉環(huán)控制，控制目標是電機輸出轉(zhuǎn)速。每種控制模式都需要對伺服控制單元內(nèi)部指令進行設置，并在伺服控制單元相應的引腳上輸入模擬電壓來確定運行模式和運行特性。

2 發(fā)動機阻力矩分析

起動阻力矩可分為平均起動阻力矩和瞬時起動阻力矩，發(fā)動機的起動過程是一段時間內(nèi)進行的，而瞬時起動阻力矩是在起動過程中某個時刻所產(chǎn)生的量，若對ISG電機進行實時控制，使其輸出轉(zhuǎn)矩跟蹤發(fā)動機阻力矩變化，將大大增加電機控制器件的開閉頻率，對元件壽命產(chǎn)生不利影響，故只考慮平均起動阻力矩，并采用倒拖法進行測量。

根據(jù)動力學知識，電機的驅(qū)動力矩和發(fā)動機起動阻力矩決定了發(fā)動機拖動過程的快慢。當發(fā)動機冷起動時，潤滑油黏度大、流動性差，造成發(fā)動機內(nèi)曲軸與軸瓦等摩擦面之間供油不足，氣缸壁磨損加劇，導致各摩擦器件間的運動阻力增大，發(fā)動機的起動阻力也隨之增大，加劇發(fā)動機的起動困難。隨著冷卻水溫升高，潤滑油溫度升高，潤滑油黏度降低，各活塞環(huán)槽中的潤滑油供給充足，潤滑較好，熱起動時的阻力矩也相對較小[19-20]。

為使混合動力發(fā)動機滿足快速起動的要求，電機需提供足夠的轉(zhuǎn)矩以克服阻力矩，拖動轉(zhuǎn)速不同，需求的轉(zhuǎn)矩也不同，因此需要針對不同冷卻水溫下的阻力矩匹配電機的拖動轉(zhuǎn)矩及拖動轉(zhuǎn)速。圖2為冷卻水溫對發(fā)動機平均起動阻力矩的影響。由圖可知，冷卻水溫低于45℃時，平均起動阻力矩隨冷卻水溫升高而快速減小；冷卻水溫高于45℃時，平均起動阻力矩趨于平緩。試驗中發(fā)現(xiàn)，冷卻水溫低于10℃時，該電機不易將發(fā)動機轉(zhuǎn)速拖動至800～1 200r/min，因此在該轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，只考察冷卻水溫高于25℃的情況。當冷卻水溫從25℃升高至45℃時，1 200r/min下的平均阻力矩下降最多，約為50%，而冷卻水溫從45℃升高至85℃時，各轉(zhuǎn)速下的平均阻力矩變化較小。

由于冷卻水溫低于45℃時，起動阻力矩增加較快，此時若高速拖動發(fā)動機，將進一步增加發(fā)動機的阻力矩，導致發(fā)動機磨損嚴重，因此，電機的拖動策略應考慮冷卻水溫的影響，低溫時采用低速起動利于降低阻力矩。

3 快速起動過程中電機的電流特性

電機拖動策略的匹配不僅要考慮阻力矩的變化，還要兼顧不同策略下電機自身的性能，為此考察不同冷卻水溫下拖動策略對電機性能的影響規(guī)律，主要分析其電流特性。

3.1 轉(zhuǎn)矩控制模式下電機的電流特性

試驗中分別以100%額定轉(zhuǎn)矩和80%額定轉(zhuǎn)矩將發(fā)動機拖動到不同轉(zhuǎn)速，到達目標轉(zhuǎn)速后對轉(zhuǎn)速進行閉環(huán)控制。

圖3為100%額定轉(zhuǎn)矩起動發(fā)動機時各轉(zhuǎn)速下電機電流的變化情況，圖中僅給出單相電流的測試結(jié)果。由圖3(a)可見，冷卻水溫度為25℃、拖動轉(zhuǎn)速為400r/min時，起動初始0.03s內(nèi)電流大小接近0，之后電流迅速增大，波形呈近似正弦波形，0.18s之后無規(guī)則變化，電流最大幅值為48A；800r/min時，起動初始0.05s內(nèi)電流接近0，由于轉(zhuǎn)速不同引起的起動阻力矩不同，電機靜止時間與400r/min時的也不同，接著電流迅速上升，近似呈正弦波形，其最大幅值與400r/min時相等，0.45s之后電流波形呈無規(guī)則變化。

由圖3(b)可見，冷卻水溫為45℃時，各轉(zhuǎn)速下電機靜止時間均不超過0.05s，由于冷卻水溫度升高，阻力矩降低，采用閉環(huán)控制時電機轉(zhuǎn)速時電流幅值降低。

由圖3(c)可見，冷卻水溫85℃時，400r/min下電機拖動瞬間，電流波形出現(xiàn)較大畸變，0.01s時刻電流幅值達到59A，隨后電流值逐漸下降，其最大幅值接近30A；800r/min下，起動初始0.05s內(nèi)電流值為0，隨后電流逐漸上升，最大幅值為40A；600r/min的情況與800r/min時接近。

起動初期，電流大小接近0，這是由于電機處于起動靜止階段，電流不能立刻上升到目標幅值，電機轉(zhuǎn)矩尚未能克服阻力矩的緣故。隨著電機電流上升，電機轉(zhuǎn)矩達到目標值，進入起動加速階段[14]，系統(tǒng)轉(zhuǎn)速達到目標轉(zhuǎn)速之后，電機開始進行轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。由于發(fā)動機阻力矩隨活塞位置變化而變化，為了平衡發(fā)動機阻力矩，電機輸出轉(zhuǎn)矩也相應變化，加上電機低速控制時不穩(wěn)定，電流幅值也改變，三相電流不再按對稱的正弦波形變化，這主要由電機的磁路結(jié)構(gòu)和永磁電機的永磁體性能決定[21-22]。

圖4為拖動轉(zhuǎn)矩降低到80%額定轉(zhuǎn)矩后，各轉(zhuǎn)速下電機電流的變化趨勢。由圖可見，各轉(zhuǎn)速下電機電流的變化趨勢與圖3的一致，但整體上電流處于0值的時間更長。

冷卻水溫為25℃時，400r/min時電流值在0.05s內(nèi)持續(xù)為0，在0.1s時刻達到最大幅值39A；800r/min時電流在0.1s內(nèi)持續(xù)為0，0.15s時刻達到最大幅值。冷卻水溫為45℃時，0.05s后各轉(zhuǎn)速下的電流值逐漸增大，但幅值較低。冷卻水溫升高到85℃后，在400和800r/min時電流持續(xù)為0的時間分別為0.05和0.15s，隨后兩者電流均無規(guī)則變化。相比100%額定轉(zhuǎn)矩拖動的情況，起動轉(zhuǎn)矩下降，起動瞬間電流的瞬時值也降低。

可見，冷卻水溫不同，同一拖動策略下電機的電流特性也不同。冷卻水溫為25℃時，100%額定轉(zhuǎn)矩拖動，電流幅值為額定值，若以80%額定轉(zhuǎn)矩拖動，電流幅值降低，電機靜止時間延長；冷卻水溫為45℃時，兩種拖動轉(zhuǎn)矩下，電機電流幅值均不會超出額定值；冷卻水溫為85℃，采用大轉(zhuǎn)矩拖動，低速下電流出現(xiàn)畸變。從本試驗情況來看，轉(zhuǎn)矩控制模式下，當冷卻水溫高于45℃時，將拖動轉(zhuǎn)速提高至600～800r/min或?qū)⑵饎愚D(zhuǎn)矩降低至80%額定轉(zhuǎn)矩，以防止電流超調(diào)；當冷卻水溫低于45℃時，采用低速拖動。

3.2 轉(zhuǎn)速控制模式下電機的電流特性

轉(zhuǎn)速控制模式下電機起動過程電流的變化情況如圖5所示。由圖可見，與轉(zhuǎn)矩控制模式相比，轉(zhuǎn)速控制模式下電流幅值更高，電流處于0值的時間縮短。

由圖5(a)可見，25℃冷卻水溫、400r/min拖動轉(zhuǎn)速下，電機起動初始時，電流瞬間升高，在0.04s時刻電流達到最大幅值，在0.06s時刻進入轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制；800r/min拖動時，電機電流同樣在0.04s時刻達到最大幅值，在0.13s時刻進入轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制；600r/min下，電機達到最大幅值的時刻與400r/min的相同，進入轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的時刻介于400與800r/min之間。

由圖5(b)可見，冷卻水溫為45℃時，各拖動轉(zhuǎn)速下的電流響應快，且幅值均在額定值內(nèi)。由圖5(c)可見，冷卻水溫升高到85℃時，400r/min拖動起動瞬間出現(xiàn)較大的沖擊電流，0.05s時刻電流瞬時值超出電機電流瞬時最大值，對電機壽命極為不利，0.15s后電流逐漸過渡到平穩(wěn)脈動的階段；600r/min和800r/min拖動時，電流過渡較平穩(wěn)，未出現(xiàn)瞬間過大電流的情況，0.05s以后電流整體變化較均衡。一方面，電機低速控制不穩(wěn)定易出現(xiàn)超調(diào)[21-22]，另一方面，轉(zhuǎn)速控制模式下，起動瞬間電機按最大轉(zhuǎn)矩輸出，冷卻水溫較低時，起動阻力矩增加，剛好抑制電機轉(zhuǎn)矩控制超調(diào)。

低速運行平穩(wěn)性主要由電機的特性和控制器性能決定，包括位置傳感器精度限制、電機輸出電磁轉(zhuǎn)矩的波動和各類擾動轉(zhuǎn)矩[21-22]。拖動過程發(fā)動機的瞬時阻力矩對電機造成不同程度擾動，不同的冷卻水溫及不同拖動轉(zhuǎn)速下發(fā)動機阻力矩不同，導致電機起動時負載不一致，對電機起動性能產(chǎn)生影響，因此電機的拖動策略應該依據(jù)冷卻水溫及目標拖動轉(zhuǎn)速來匹配。

轉(zhuǎn)速控制模式下，電機電流普遍較高，冷卻水溫低于45℃時，電流幅值逼近電機允許最大幅值；冷卻水溫為45℃時，各轉(zhuǎn)速下電流幅值降低，均不超出額定值；冷卻水溫為85℃時，應提高拖動轉(zhuǎn)速至600～800r/min，以防止電流超調(diào)。

綜合電機兩種控制模式，從保護電機的角度出發(fā)，為防止拖動時電流過大，起動過程盡量采取轉(zhuǎn)矩控制模式。

4 快速起動過程中ISG的轉(zhuǎn)速特性

ISG的轉(zhuǎn)速特性由起動阻力矩和電機驅(qū)動力矩共同決定，由于電機與發(fā)動機同軸連接，兩者轉(zhuǎn)速相等。轉(zhuǎn)速變化影響到起動的平順性，因此電機拖動策略的匹配需考慮轉(zhuǎn)速的變化，為此考察不同冷卻水溫下，電機拖動策略對起動轉(zhuǎn)速的影響規(guī)律。

4.1 轉(zhuǎn)矩控制模式下ISG的轉(zhuǎn)速特性

本試驗中，在轉(zhuǎn)矩控制模式下該電機能提供的最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩過低發(fā)動機起動困難，因此主要考察100%額定轉(zhuǎn)矩和80%額定轉(zhuǎn)矩拖動發(fā)動機時的轉(zhuǎn)速特性。電機將發(fā)動機拖動到目標轉(zhuǎn)速后進入轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，若干循環(huán)后電機卸載。100%額定轉(zhuǎn)矩拖動時的轉(zhuǎn)速特性見圖6，以80%額定轉(zhuǎn)矩拖動時發(fā)動機轉(zhuǎn)速特性如圖7所示。

由圖可知，拖動初始，ISG轉(zhuǎn)速有一短暫的接近0的狀態(tài)，與前面電機電流特性一致，主要是因為電機處于靜止階段，尚未克服起動阻力矩。電機克服阻力矩后，轉(zhuǎn)速迅速升高，但不同冷卻水溫下達到相同目標轉(zhuǎn)速的快慢不同。冷卻水溫為25℃時，電機將發(fā)動機拖動到800r/min所用的時間約為0.4s，拖動到1 100r/min約需要0.6s，短時間內(nèi)拖動轉(zhuǎn)速的繼續(xù)提升有限；冷卻水溫為45℃時，相同拖動轉(zhuǎn)矩下，電機將發(fā)動機拖動到800r/min所用的時間小于0.3s，拖動到1 100r/min為0.3s左右，與25℃冷卻水溫時的相比，達到目標轉(zhuǎn)速的時間縮短，且在0.4s內(nèi)電機的拖動轉(zhuǎn)速仍可以繼續(xù)提高；與45℃冷卻水溫相比， 85℃時，電機將發(fā)動機拖動到各目標拖動轉(zhuǎn)速所用的時間變化不大。

由圖7可見，25℃冷卻水溫下，電機將發(fā)動機拖動到400r/min約需要0.4s，盡管電機電流在0.1s內(nèi)達到最大值，但轉(zhuǎn)速的上升存在0.3s的滯后，在該轉(zhuǎn)矩下，拖動轉(zhuǎn)速在1s內(nèi)很難上升到800r/min。結(jié)合平均起動阻力矩的分析，在該冷卻水溫條件下，800r/min時的平均起動阻力矩及瞬時最大阻力矩也較大，起動時不能克服第一個壓縮過程的阻力矩，導致轉(zhuǎn)速無法繼續(xù)上升。冷卻水溫升至85℃，各轉(zhuǎn)速下的平均起動阻力矩降低，達到目標轉(zhuǎn)速所用的時間縮短，轉(zhuǎn)速達到400r/min的時間少于0.4s，達到800r/min所用的時間接近0.6s，未能達到混合動力快速起動要求。

由于冷起動時機油溫度低導致其黏度較大，增加了發(fā)動機各運轉(zhuǎn)部件之間的摩擦阻力矩，起動阻力矩較大，導致拖動到目標轉(zhuǎn)速所用的時間增加。冷卻水溫為25℃時發(fā)動機快速起動轉(zhuǎn)速提升緩慢，起動較困難，可考慮按傳統(tǒng)起動方式起動，冷卻水溫升高到45℃后，更利于發(fā)動機在轉(zhuǎn)矩模式下實現(xiàn)快速起動。結(jié)合圖2可知，冷卻水溫為25℃時，與400r/min的阻力矩相比， 600r/min下的阻力矩增加12%，而1 200r/min的阻力矩增加36%，因而極大增加了發(fā)動機冷起動的困難。

圖8對比了各冷卻水溫下，電機以不同拖動轉(zhuǎn)矩將發(fā)動機拖動到400和800r/min時所用的時間。由圖可見，所考察條件下，將發(fā)動機拖動至400r/min的時間均在0.4s內(nèi)。冷卻水溫為25℃、目標拖動轉(zhuǎn)速為800r/min時，若以80%額定轉(zhuǎn)矩拖動需要1.8s，而以100%額定轉(zhuǎn)矩拖動時可縮短約1.4s； 冷卻水溫為85℃時，以80%的額定轉(zhuǎn)矩拖動時，起動時間比100%額定轉(zhuǎn)矩拖動時的增加了0.3s，未能滿足快速起動的需要。轉(zhuǎn)矩控制模式下，為實現(xiàn)快速起動，將目標拖動轉(zhuǎn)速提高至800r/min時，冷卻水溫需高于45℃，且須采用100%額定轉(zhuǎn)矩拖動。冷卻水溫低于45℃時，考慮低速起動。

4.2 轉(zhuǎn)速控制模式下ISG的轉(zhuǎn)速特性

電機采用轉(zhuǎn)速控制模式，將發(fā)動機拖動到400～1 200r/min后，保持目標拖動轉(zhuǎn)速不變，發(fā)動機起動過程轉(zhuǎn)速特性曲線如圖9所示。

由圖可見，10℃冷卻水溫下，轉(zhuǎn)速上升較緩慢，其余水溫條件下，轉(zhuǎn)速上升均較快，在所考察水溫條件下，電機均能在0.3s內(nèi)將發(fā)動機拖動到怠速轉(zhuǎn)速。結(jié)合前述電機電流特性，以轉(zhuǎn)速控制模式拖動發(fā)動機時，電機起動瞬間電流值陡升，幅值接近最大允許電流值，即電機瞬間提供大轉(zhuǎn)矩拖動發(fā)動機，使發(fā)動機轉(zhuǎn)速快速上升。

圖10為轉(zhuǎn)速控制模式下起動時間隨冷卻水溫的變化關(guān)系。由圖可知，各水溫條件下，電機將發(fā)動機拖動到400r/min所用的時間幾乎相等；拖動轉(zhuǎn)速為800r/min，冷卻水溫從10升高到25℃時，起動時間從0.24s降到0.15s；而冷卻水溫從25升高到85℃時，拖動時間僅縮短0.01s，說明此時起動時間受冷卻水溫的影響不大。

綜上所述，低溫冷起動時，轉(zhuǎn)速控制模式仍可以保證發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速的加速度恒定，使系統(tǒng)轉(zhuǎn)速快速上升。

5 結(jié)論

通過分析冷卻水溫對混合動力發(fā)動機起動阻力矩、電機電流特性和起動轉(zhuǎn)速特性的影響規(guī)律，得出如下結(jié)論。

(1) 電機的拖動策略應考慮冷卻水溫的影響，低溫時采用低速起動利于降低阻力矩。在本文中研究條件下，冷卻水溫低于45℃時，起動阻力矩增加較快，拖動轉(zhuǎn)速升高使發(fā)動機阻力矩進一步增加。

(2) 轉(zhuǎn)矩控制模式下，當冷卻水溫高于45℃時，將拖動轉(zhuǎn)速提高至600～800r/min或?qū)⑵饎愚D(zhuǎn)矩降低至80%額定轉(zhuǎn)矩，以防止電流超調(diào)；當冷卻水溫低于45℃時，采用低速拖動。

(3) 轉(zhuǎn)速控制模式下，電機電流普遍較高，冷卻水溫低于45℃時，電流幅值逼近電機允許最大幅值；冷卻水溫高于45℃時，提高拖動轉(zhuǎn)速至600～800r/min，可防止電流超調(diào)。

(4) 綜合起動阻力矩、電機電流特性和起動轉(zhuǎn)速特性，起動過程電機應盡量采用轉(zhuǎn)矩控制模式，并根據(jù)冷卻水溫來調(diào)整拖動轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。當冷卻水溫低于45℃時采用低速起動，冷卻水溫高于45℃時可提高拖動轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)快速起動。

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A Study on the Motor Cranking Strategy and Start Performance of a HEV Engine

Li Liguang1,2, Li Xianjing1, Lu Haifeng1& Deng Jun1

1.SchoolofAutomotiveStudies,TongjiUniversity,Shanghai200092； 2.CDHK,TongjiUniversity,Shanghai200092

In this paper, the effects of coolant temperature and cranking speed on the starting resistance moment of engine, the current characteristics of electric motor and the speed characteristics of system for an ISG hybrid electric vehicle under starting condition are studied. The results indicate that the coolant temperature has an important effect on the motor cranking strategy and starting performance. When coolant temperature is below around 45℃, the average starting resistance moment significantly reduces with the rise of coolant temperature, and obviously decreases with the fall in cranking speed, and when the coolant temperature is higher than around 45℃, the average starting resistance moment tends to be stable. From a point of view of reducing resistance moment, low speed starting should be adopted. Under torque control mode, the transient current of motor shows a larger distortion in low-speed and hot start, but the reasonably increasing cranking speed or decreasing starting torque are conducive to the reduction of transient starting current surges; while under speed control mode, larger crrent surge appears in starting instant, and the increase of cranking speed helps reduce the abrupt change of motor current in the initiate phase of starting. For achieving quick start, the starting control strategy of motor should be determined according to coolant temperature: torque control mode should be adopted when coolant temperature is above 45℃, and speed control mode for coolant temperature below 45℃.

HEV； quick start； cranking strategy； current characteristics

*上海市科學技術(shù)委員會(11DZ2260400)和國家自然科學基金項目(51376139)資助。

原稿收到日期為2014年8月19日，修改稿收到日期為2014年9月22日。