中/强度混合动力合成系统用双功率流定子永磁型电机基础理论研究

混合动力汽车是实现汽车节能减排、缓解能源问题和环境污染的重要手段之一，但轻度混合动力汽车节能减排效果有限。本项目针对中度及强混合动力汽车，提出了一种基于新型双功率流定子永磁型电机的电磁式混合动力合成系统，该系统能显著提高功率密度和能量传输效率。本项目旨在研究双功率流电机及其动力合成系统的基本原理、运行规律和驱动控制策略。提出与发动机输出特性相匹配的双功率流电机结构设计、电磁性能计算、数学建模和分析的一般方法；采用多物理场耦合的建模方法，归纳出不同运行工况下发动机与双功率流电机动力匹配的一般规律；以燃油经济性和排放最小化为目标，制订出多约束条件下多目标最优驱动控制策略，提高混合动力合成系统不同工况下的自适应能力和可控性。本项目的研究，将为新型混合动力合成系统的研究提供理论和实验基础，为提高混合动力汽车整体研究水平和自主创新能力提供有益的帮助。

混合动力汽车是实现汽车节能减排、缓解能源问题和环境污染的重要手段之一，但轻度混合动力汽车节能减排效果有限。本项目针对中度及强混合动力汽车，提出了一种基于新型双功率流定子永磁型电机的电磁式混合动力合成系统，该系统能显著提高功率密度和能量传输效率。.本项目的研究内容和目标是：设计与发动机不同运行工况下动力特性相匹配的双功率流定子永磁型电机；建立该双功率流电机结构设计、电磁参数计算的一般方法；揭示该混合动力合成系统中发动机输出机械功率流和内外电机功率流之间的能量动态匹配的一般关系；制定出适合不同运行工况和运行模式下的驱动控制策略，并将其推广到其它电磁式混合动力合成系统。.自项目开展以来，本项目紧紧围绕任务书所制定的各项内容开展研究，先后提出了两种结构新颖合理，适合于中度及强混合动力汽车运行特点的双功率流定子永磁型电机。本项目将定子永磁型双凸极电机和磁通切换电机概念引入双转子电机，提出了一类新型双功率流定子永磁型电机，简化了双转子电机内中间转子的结构，解决了中间转子散热难的问题，且该类电机同样具有永磁型电机具备的效率高、功率密度高等优点。针对该类新型双转子电机的设计工作，本项目采用由内而外的原则对该电机结构进行初步分析和设计，借助有限元仿真软件建立电机的参数化模型，应用遗传算法等先进优化控制方法对内外转子齿宽、中间转子轭高和永磁体充磁宽度等重要的结构参数作优化设计，总结了该类新型双功率流定子永磁型电机设计、电磁性能分析、仿真建模的一般方法；本项目利用瞬态联合仿真技术建立双功率流电机的场路耦合模型，进行瞬态联合仿真研究电机的驱动性能；本项目采用MAXWELL与WORKBENCH联合仿真方式，建立了双功率流定子永磁型电机温度场分析模型，并就其对电机电磁性能的影响进行了分析。本项目借助MATLAB以及ADVISOR软件构建该双功率流定子永磁型电机及其混合动力合成系统的模型，分析在不同运行工况下和运行模式下的驱动控制策略。在驱动控制系统构建方面，本项目以高性能数字信号处理器TMS320F28335为控制器核心，构建整个电机驱动系统的硬件平台，搭建基于双功率流定子永磁型电机的动力混合系统实验平台，进行了空载反电势测试、效率测试和HEV应用下多工况运行模拟实验，对系统的控制策略及控制算法的软件与硬件进行了较为深入的研究。