● 摘要
随着环境问题和能源问题的日益严重，新能源汽车得到快速发展，以电动汽车为代表的新能源汽车，被视为未来汽车的发展主流。但是，受困于电池续航能力低，续驶里程短等因素，电动汽车的广泛应用受到限制。增程器可以在电动汽车电量过低时发电驱动汽车，是目前电动汽车缓解电池问题的一种方式，本文通过研究微型燃机的热力循环，来开发用于电动汽车的微型燃机增程器控制系统。
本文以微型燃机增程器为研究对象，分别建立微型燃机稳态数学模型、动态数学模型和线性动态数学模型，通过对微型燃机数学模型仿真分析，研究微型燃机热力过程，确定微型燃机供油量和控制参数。在此基础上进行控制系统设计，包括硬件平台和软件程序的设计。对所设计的控制系统进行在线调试后，进行供油系统标定试验，对控制系统实用性进行验证。
首先，以C语言为基础，建立了微型燃机稳态数学模型、动态数学模型和线性动态数学模型，分别进行了微型燃机的热力分析。通过稳态模型仿真分析，得出增压比、涡轮前温度、回热度等因素对微型燃机性能的影响，获得微型燃机在相对转速100%稳定发电工作时，燃油消耗量为0.75g/s，热效率为32%，涡轮前温度为1100K；通过动态数学模型仿真分析，研究微型燃机在加减速过程中，燃油量和涡轮前温度的变化以及系统的响应性等，并为线性动态模型求解提供条件；通过线性动态模型仿真分析，基于动态图形参数识别法，确定微型燃机线性动态模型的时间常数，增益系数以及PID参数，为控制系统参数设定提供基础。微型燃机增程器控制系统部分，以飞思卡尔MC9S12DG128为核心，设计硬件电路图和电路板，完成硬件平台搭建；对软件程序进行编写和调试，实现控制系统数据采集、监测、PWM输出和通信等功能，保证微型燃机增程器的起动过程，加减速过程，稳定工作过程及停车过程；通过供油系统标定实验，证明所设计的控制系统能够实现对微型燃机供油系统的控制，具有实际应用能力。