混聯式混合動力汽車雙機械端口電機最優設計

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混聯式混合動力汽車雙機械端口電機最優設計

對混聯式混合動力汽車的雙機械端口（DMP）電機進行優化設計，優化目標為車輛運行參數，如最大車速、最大爬坡度及0～97km/h最小加速時間。

介紹了車輛動力系統布局和DMP電機模型。傳動系統采用混聯式分布，DMP電機取代行星齒輪機構、電機和發電機。DMP電機主軸一端是繞線轉子，另一端直接連接發動機輸出軸，為此兩者有相同機械轉速和扭矩。第2軸與主減速器連接，另一端為電機外轉子。DMP電機內側額定功率與發動機最大扭矩、內外轉子最大相對轉速有關。外側額定功率與輸出軸需求扭矩、最大需求轉速產生的發動機輸出扭矩之差的最大值相關。DMP電機內外側的輸出機械功率均分為電功率和電磁功率。采用松下的鎳氫電池，每個電池模型為6個單體。發動機始終工作在最佳燃油曲線上。由于優化設計過程發動機額定功率變化，因此利用Advisor軟件可獲取發動機單位額定功率的質量曲線。

優化算法。首先添加一個車輛運行參數，電池模型逐個增加。計算得到電池組額定功率，發動機功率為設定的車輛總功率（90kW）與電池組功率之差。計算包括車輛自身（除電池組）、發動機、DMP電機、電池包的整車質量。計算DMP電機輸出軸的需求轉速和扭矩。依據DMP電機機械運動方程和發動機最佳運行曲線，得到兩者最佳工作點。根據計算得到電機內外軸工作點，從而得出DMP電機尺寸和質量。在此基礎上，繼續增加或減少車輛運行參數，進行電機優化，直至發動機功率達到額定功率。優化結果得到不同電池模型數量下發動機和DMP電機參數數據。

根據優化參數進行電機優化設計。選擇合適的DMP電機內外層類型和結構。密集繞組式結構自感系數高，可得到理想的恒定功率區域，可作為電機設計結構。對于獲得的DMP電機目標參數，根據標準電機設計流程，確定額定參數，最后利用有限元方法進行仿真驗證。其它部件優化結果為：電池模型最佳數量為58個，發動機額定功率為49.9kW。

Ghayebloo, Abbas. 2013 IEEE International Conference on Power Electronics, Drive Systems and Technologies Con- ference (PEDSTC), Tehran- Feb.13-14 2013.

編譯：謝秀磊