《混合動力汽車用軸向磁通電氣無級變速系統的研究》是依託哈爾濱工業大學，由佟誠德擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：混合動力汽車用軸向磁通電氣無級變速系統的研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：佟誠德
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目擬研究一種用於混聯式混合動力汽車並具有自主智慧財產權的電氣無級變速系統，該系統通過一軸向磁通無刷雙轉子電機和轉矩調節電機，實現了發動機獨立於負載轉速和轉矩運行，避免了傳統混合動力系統中的複雜機械結構，並具有高功率密度、易於維護等優點。該技術可推廣用於風力發電等需要同時變速和變轉矩的套用場合。. 該電氣無級變速系統的核心部件為一軸向磁通無刷雙轉子電機，本項目擬建立該電機的多物理場解析和數值分析模型，對其內部電磁、溫升和機械性能進行準確分析計算。研究其基本設計原則和設計方法，總結該雙轉子電機永磁轉子、定子和調製環轉子參數對電機性能的影響和匹配規律。同時探求使該雙轉子電機與轉矩調節電機協調匹配工作的最佳控制方法、系統能量管理策略及混合動力系統參數匹配問題。研製樣機進行實驗研究，形成該電氣無級變速系統的理論分析和工程設計方法。
結題摘要
混合動力汽車普遍採用行星齒輪機構作為功率分配裝置，存在機械加工精度要求高，系統結構複雜，噪聲振動和頻繁維護等問題。項目通過軸向磁通電氣無級變速系統以純電氣化方案實現相同的動力分配功能，且具有結構簡單緊湊，易於控制等優勢。具體工作包括以下部分：首先，研究了電氣無極變速系統的核心部件即軸向磁通磁場調製型無刷雙轉子電機的極數匹配設計原則和設計方法。分析了永磁轉子極對數、調製環轉子導磁塊數和定子極對數匹配與齒槽轉矩、電磁轉矩波動和不平衡磁拉力的關係；為縮短電機設計初期仿真時間，建立了二維等效解析模型，並與三維數值模型進行對比，在保證15%以內誤差的前提下大大縮減了計算時間，最終給出了實用的電機設計流程。其次，研究了軸向磁場調製型無刷雙轉子電機的若干特殊電磁問題。研究了繞組匝數和直徑比、調製環尺寸、永磁體尺寸、氣隙長度和控制方式等因素對功率因數的影響；在軸向磁拉力方面，研究了軸向磁拉力的分布規律以及與電機結構參數的關係；探討了結構不對稱性氣隙磁密、軸向磁拉力、空載反電勢和電磁轉矩的影響；考慮到電機損耗問題，提出並比較了兩種拓撲結構方案，在降低損耗的同時提高了永磁體的利用率。再次，研究了軸向磁通電氣無級變速系統功率流模式、系統參數匹配問題及系統控制策略。分析了各汽車工況下的功率流模式，通過解析分析和工況仿真討論了系統參數匹配問題；為系統中的磁場調製型無刷雙轉子電機和轉矩調節電機設計了基於狀態反饋解耦的電流控制策略；設計了基於模糊控制的能量管理策略。工況仿真結果表明：軸向磁通電氣無級變速系統能夠實現與豐田普銳斯相近的燃油經濟性。最後，設計了軸向磁通磁場調製型無刷雙轉子電機樣機和系統控制器，開展了實驗研究，證明了電機設計方法和理論的正確性。並對電機的各工作模式進行了實驗模擬，驗證了樣機調速功能的可行性。為下一步該電氣無極變速系統在混合動力車中的實際套用奠定了基礎。
