为有效提高汽车自身的发电效率,满足日益增长的车辆自动化和智能化的全面变革而带来的大功率需求,需要对汽车发电的技术开展全面深入的研究。同步整流技术采用导通压降和导通电阻更低的功率MOSFET代替传统二极管,有效降低了导通损耗,可大大提高整流效率,已广泛应用于消费类和工业类发电和电源系统。将同步整流技术应用于汽车发电系统来有效提高发电效率,提升燃油经济性,降低尾气排放成为迄今研究的热点,然而受到转速波动、换相重叠、负载突变等的影响,常规的同步整流控制技术无法满足要求,因此需要从电机模型、控制算法、小型化等方面开展优化研究。文中以传统发电机构型和混动架构下皮带传动起发一体机（Belt-Driven Starter Generator,BSG）构型为应用场景,围绕电机高效同步整流这一研究目标展开。两种构型下的同步整流控制算法均需着重考虑转速采样和安全导通时间的设置,其中BSG构型还需虑及负载响应对同步整流的影响。首先分析了汽车励磁-发电-整流系统理论模型和数值模型;据此给出了两种构型下同步整流控制算法的设计思路;同时针对BSG构型分析了励磁回路对该构型同步整流的影响,给出了同步整流辅助技术;然后基于模型开发思想（Model Based Development,MBD）,借助联合仿真平台实现了两种控制算法及辅助策略的开发及迭代;基于漏源电压(v DS)采样完成了无传感器自驱动电机同步整流专用芯片的设计和验证;基于相电压采样、实验设计和神经网络训练完成了BSG电机同步整流控制器的开发与验证。论文主要工作和创新点如下:1、提出了直接频率跟随（Directly Frequency Tracking,DFT）同步整流控制技术。建立了开关管v DS与同步整流安全导通时间的关系模型,实时解析转速信号,生成随转速平滑变化的具有安全导通时间的栅极驱动信号,实现了直接频率跟随的同步整流控制。该技术无需额外的转速检测电路或角度传感器,保证了在电路存在振荡和尖刺的情况下,同步整流的正常工作。以该模型为基础,在Simulink/System Generator开发环境中完成了机械+电气+控制跨域联合仿真,实现了DFT算法,以该算法为基础,设计了一款同步整流驱动芯片并试制完成,用于六相传统发电机,在台架上实现了0～150 A输出电流范围和1600～10000 r·min-1转速范围内的DFT控制同步整流功能。与传统二极管整流器相比,该技术的Verband der Automobilie Industrie（VDA）标准发电效率提高了8%。2、提出了自适应导通时间（Adaptive Conduction Time,ACT）同步整流控制技术。ACT的思想是建立导通时间与电流、转速的映射关系。基于此,以BSG电机为研究对象,借助实验设计手段,获得大量不同电流、转速点下的导通时间数据,以实验数据为基础,通过反向传播（Back Propagation,BP）神经网络训练得到全域负载电流和转速下的最优导通时间预测模型,实现了自适应导通时间的同步整流控制。该技术保证了换相重叠期间同步整流的正常功能。基于该模型,在联合仿真平台上开发了ACT算法,试制了六相BSG电机控制器,在台架上实现了20～180A输出电流范围和1400～6000 r·min-1转速范围下的ACT同步整流功能。该技术的发电峰值效率可达84.47%。3、提出了多状态识别（Multi State Identification,MSI）负载响应控制（Load Response Control,LRC）技术。MSI的思想是建立输出电压状态与励磁回路控制的关系。以BSG作为研究对象,通过识别输出电压状态,实时计算稳态占空比,判断负载变化工况类型,确定负载响应控制的进入和退出时机,实现了多状态识别的负载响应控制。该技术可避免在发电系统进入同步整流时触发负载响应控制,防止负载变化前后出现同步整流振荡。基于该技术,开发了六相BSG电机控制器,台架试验结果表明,负载电流在20～150 A之间,MSI-LRC算法可根据整车控制策略实现占空比斜率控制;MSI-LRC可识别当前负载变化工况,并进行相应的占空比控制,降低负载扭矩的变化率,保障了发动机-发电机系统的可靠工作。MSI-LRC将不影响同步整流的进入,保证了同步整流的正常工作。DFT和ACT同步整流控制技术能很好地提高两种电机构型的发电效率,MSI-LRC技术针对不同负载状态进行同步整流安全控制,保障系统稳定性。上述研究已经在系统中进行了试验验证,对提高燃油经济性,节能减排以及系统可靠性具有较大的作用。