混联式混合动力汽车双机械端口电机最优设计

对混联式混合动力汽车的双机械端口（DMP）电机进行优化设计，优化目标为车辆运行参数，如最大车速、最大爬坡度及0～97km/h最小加速时间。

介绍了车辆动力系统布局和DMP电机模型。传动系统采用混联式分布，DMP电机取代行星齿轮机构、电机和发电机。DMP电机主轴一端是绕线转子，另一端直接连接发动机输出轴，为此两者有相同机械转速和扭矩。第2轴与主减速器连接，另一端为电机外转子。DMP电机内侧额定功率与发动机最大扭矩、内外转子最大相对转速有关。外侧额定功率与输出轴需求扭矩、最大需求转速产生的发动机输出扭矩之差的最大值相关。DMP电机内外侧的输出机械功率均分为电功率和电磁功率。采用松下的镍氢电池，每个电池模型为6个单体。发动机始终工作在最佳燃油曲线上。由于优化设计过程发动机额定功率变化，因此利用Advisor软件可获取发动机单位额定功率的质量曲线。

优化算法。首先添加一个车辆运行参数，电池模型逐个增加。计算得到电池组额定功率，发动机功率为设定的车辆总功率（90kW）与电池组功率之差。计算包括车辆自身（除电池组）、发动机、DMP电机、电池包的整车质量。计算DMP电机输出轴的需求转速和扭矩。依据DMP电机机械运动方程和发动机最佳运行曲线，得到两者最佳工作点。根据计算得到电机内外轴工作点，从而得出DMP电机尺寸和质量。在此基础上，继续增加或减少车辆运行参数，进行电机优化，直至发动机功率达到额定功率。优化结果得到不同电池模型数量下发动机和DMP电机参数数据。

根据优化参数进行电机优化设计。选择合适的DMP电机内外层类型和结构。密集绕组式结构自感系数高，可得到理想的恒定功率区域，可作为电机设计结构。对于获得的DMP电机目标参数，根据标准电机设计流程，确定额定参数，最后利用有限元方法进行仿真验证。其它部件优化结果为：电池模型最佳数量为58个，发动机额定功率为49.9kW。

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

编译：谢秀磊