混合動力汽車用雙凸極式永磁雙轉子電機的研究.pdf

1、隨著混合動力汽車（Hybrid Electric Vehicle，HEV）的發(fā)展，混合動力耦合系統(tǒng)得到了廣泛關注，逐漸成為混合動力汽車領域的研究熱點之一。在該系統(tǒng)中，按照完成混合動力系統(tǒng)中兩種動力源的合成與分配的核心部件的類型分類，混合動力耦合系統(tǒng)主要有采用行星齒輪的機械式混合動力耦合系統(tǒng)和采用雙轉子電機的電磁式混合動力耦合系統(tǒng)兩大類。前者是目前混合動力耦合系統(tǒng)的主流方案，技術較為成熟且已經(jīng)成功應用于實際車型;后者則是利用雙轉子電機采用

2、電磁耦合的方式實現(xiàn)轉矩的傳遞和能量的合成，從而省去行星齒輪等機械部件，為混合動力的能量合成與分配提供了新的解決方案，該系統(tǒng)由于還具有結構緊湊、控制靈活、維護方便等優(yōu)勢，是目前混合動力汽車領域的又一發(fā)展方向之一。
　　本文針對電磁式混合動力耦合系統(tǒng)，提出了一種新型雙轉子電機，即雙凸極式永磁雙轉子電機(Double-Salient Permanent-Magnet Double-Rotor Motor,DSPM-DRM)，進行了深入系

3、統(tǒng)的理論分析和實驗研究，論文主要研究成果包括以下幾個方面:
　　一、針對HEV應用特點，將“雙轉子電機理論”融入定子永磁型電機，提出了一種具有創(chuàng)新型結構的雙凸極式永磁雙轉子電機。該電機具有兩個轉子和兩層氣隙且永磁體內置于定子和內轉子的特殊結構，通過有限元法精確計算了電感參數(shù)、空載反電勢、氣隙磁密等電機的關鍵磁性能參數(shù)，評估了內、外磁場的耦合程度，為建立DSPM-DRM的數(shù)學模型，實現(xiàn)DSPM-DRM的精確控制奠定了理論基礎。

4、>　　二、建立了該類DSPM-DRM的電磁分析、優(yōu)化設計的一般方法。在深入分析雙轉子電機運行機理的基礎上，借鑒定子永磁型電機的設計理論，提出了DSPM-DRM的電機的功率方程、尺寸方程。為有效提高該類電機的電磁性能，研究中以“減小輸出轉矩脈動”和“提高轉矩密度”為優(yōu)化目標，通過建立DSPM-DRM的參數(shù)化優(yōu)化設計模型，采用遺傳控制算法(Genetic Algorithm，GA)實現(xiàn)了電機的多目標優(yōu)化設計。在此基礎上，設計、加工制造了一臺

5、混合度大于50％的小功率實驗原理樣機。
　　三、基于MATLAB建立了DSPM-DRM系統(tǒng)的仿真模型，提出了雙轉子電機運行的基本控制策略。針對DSPM-DRM在混合動力汽車中的應用特點，仿真分析了在HEV的不同典型工況下DSPM-DRM的多種工作運行模式:起動運行、純電動驅動、混合驅動等，從理論上分析和驗證了該類雙轉子電機的混合動力合成的基本原理，為后續(xù)實驗分析奠定了理論基礎。
　　四、基于ADVISOR仿真平臺，通過深度二

6、次開發(fā)構建了基于DSPM-DRM的HEV整車仿真系統(tǒng)模型。選擇在相同的典型循環(huán)測試工況下，從動力性能和燃油經(jīng)濟性等方面，詳細分析了該類雙轉子電機的性能，并與目前主流的混合動力汽車動力合成性能進行了對比分析和研究，研究結果進一步驗證了采用DSPM-DRM的電磁式混合動力耦合系統(tǒng)的可行性。
　　五、搭建了基于小功率實驗原理樣機DSPM-DRM的動力混合系統(tǒng)實驗平臺，對實驗原理樣機進行了實驗測試和功能性驗證，完成起動運行、純電動驅動、混