混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)雙機(jī)械端口電機(jī)最優(yōu)設(shè)計(jì)

?

混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)雙機(jī)械端口電機(jī)最優(yōu)設(shè)計(jì)

對(duì)混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)的雙機(jī)械端口（DMP）電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化目標(biāo)為車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)，如最大車(chē)速、最大爬坡度及0～97km/h最小加速時(shí)間。

介紹了車(chē)輛動(dòng)力系統(tǒng)布局和DMP電機(jī)模型。傳動(dòng)系統(tǒng)采用混聯(lián)式分布，DMP電機(jī)取代行星齒輪機(jī)構(gòu)、電機(jī)和發(fā)電機(jī)。DMP電機(jī)主軸一端是繞線轉(zhuǎn)子，另一端直接連接發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸，為此兩者有相同機(jī)械轉(zhuǎn)速和扭矩。第2軸與主減速器連接，另一端為電機(jī)外轉(zhuǎn)子。DMP電機(jī)內(nèi)側(cè)額定功率與發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩、內(nèi)外轉(zhuǎn)子最大相對(duì)轉(zhuǎn)速有關(guān)。外側(cè)額定功率與輸出軸需求扭矩、最大需求轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩之差的最大值相關(guān)。DMP電機(jī)內(nèi)外側(cè)的輸出機(jī)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(gè)電池模型為6個(gè)單體。發(fā)動(dòng)機(jī)始終工作在最佳燃油曲線上。由于優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率變化，因此利用Advisor軟件可獲取發(fā)動(dòng)機(jī)單位額定功率的質(zhì)量曲線。

優(yōu)化算法。首先添加一個(gè)車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)，電池模型逐個(gè)增加。計(jì)算得到電池組額定功率，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為設(shè)定的車(chē)輛總功率（90kW）與電池組功率之差。計(jì)算包括車(chē)輛自身（除電池組）、發(fā)動(dòng)機(jī)、DMP電機(jī)、電池包的整車(chē)質(zhì)量。計(jì)算DMP電機(jī)輸出軸的需求轉(zhuǎn)速和扭矩。依據(jù)DMP電機(jī)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程和發(fā)動(dòng)機(jī)最佳運(yùn)行曲線，得到兩者最佳工作點(diǎn)。根據(jù)計(jì)算得到電機(jī)內(nèi)外軸工作點(diǎn)，從而得出DMP電機(jī)尺寸和質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上，繼續(xù)增加或減少車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)行電機(jī)優(yōu)化，直至發(fā)動(dòng)機(jī)功率達(dá)到額定功率。優(yōu)化結(jié)果得到不同電池模型數(shù)量下發(fā)動(dòng)機(jī)和DMP電機(jī)參數(shù)數(shù)據(jù)。

根據(jù)優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)。選擇合適的DMP電機(jī)內(nèi)外層類(lèi)型和結(jié)構(gòu)。密集繞組式結(jié)構(gòu)自感系數(shù)高，可得到理想的恒定功率區(qū)域，可作為電機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。對(duì)于獲得的DMP電機(jī)目標(biāo)參數(shù)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)設(shè)計(jì)流程，確定額定參數(shù)，最后利用有限元方法進(jìn)行仿真驗(yàn)證。其它部件優(yōu)化結(jié)果為：電池模型最佳數(shù)量為58個(gè)，發(fā)動(dòng)機(jī)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