并聯(lián)混合動力汽車用感應(yīng)電機的參數(shù)匹配與整車性能的研究
鄭維，崔淑梅
（哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程及自動化學(xué)院，哈爾濱150001）
摘要：基于并聯(lián)混合動力汽車（phev），研究開發(fā)了應(yīng)用于城市工況條件下的感應(yīng)電機系統(tǒng)。結(jié)合整車的控制需求，詳細的分析說明了感應(yīng)電機系統(tǒng)的性能特點及其功能，同時結(jié)合具體行駛工況，分析了不同參數(shù)匹配的感應(yīng)電機系統(tǒng)對phev整車性能的影響。利用matlab/simulink對phev系統(tǒng)進行了仿真分析，并進行了樣車的道路試驗研究，仿真與試驗結(jié)果表明該系統(tǒng)具有較好的性能，能夠滿足phev的整車控制要求。
關(guān)鍵詞：phev；感應(yīng)電機；燃油經(jīng)濟性；行駛工況；仿真；道路試驗
中圖分類號：u469.72; tm343 文獻標(biāo)志碼：a 文章編號：1001-6848( 2010)05-0001-05
o引 言
電機及其控制系統(tǒng)是混合動力汽車( hev)中的主要組成部分。在現(xiàn)有的能源技術(shù)還不足以為電動汽車提供足夠的行駛里程的情況下，高性能的電機系統(tǒng)是混合動力汽車商品化的關(guān)鍵。因此，各汽車制造廠家及科研機構(gòu)在努力開發(fā)高效蓄電池的同時，也在大力研究適應(yīng)各種不同類型電動汽車的高性能的車用電機系統(tǒng)。感應(yīng)電機因其具有成本低、可靠性高、免維護及控制技術(shù)相對成熟等特性，成為電動汽車領(lǐng)域里應(yīng)用廣泛的一種電機。
對于phev而言，電驅(qū)動系統(tǒng)是其關(guān)鍵的動力總成部分，根據(jù)對其運行狀態(tài)的分析，當(dāng)phev似純電動、聯(lián)合驅(qū)動、再生制動和發(fā)動機驅(qū)動并發(fā)電的工作模式運行時，電驅(qū)動系統(tǒng)效率的高低將決定混合動力驅(qū)動系統(tǒng)對能量的利用效率，進而將影響整車的經(jīng)濟性能。因此，為了提高整車的經(jīng)濟性能，電驅(qū)動系統(tǒng)的工作點也盡可能的在其高效區(qū)域內(nèi)[3-6]。兇此，電機系統(tǒng)的方案直接決定了phev的整車性能，為了更好的實現(xiàn)各種工作模式并提高整車的性能，不僅要求電機系統(tǒng)具有盡可能寬廣的高效率區(qū)，而要求系統(tǒng)具有調(diào)速范圍寬以及良好的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速動態(tài)特性。研究開發(fā)高性能的phev用感應(yīng)電機系統(tǒng)，對進一步提高動力性和經(jīng)濟性極為熏要，也是提高整車性能的關(guān)鍵技術(shù)之一。
本文從提高phev整車性能出發(fā)，提出了phev對電機系統(tǒng)的性能要求。并結(jié)合具體行駛情況，分析了不同參數(shù)匹配的電機系統(tǒng)對整車性能的影響。最后對phev進行了性能仿真與道路實驗研究，結(jié)果表明該系統(tǒng)具有較好的性能。
1 phev用感應(yīng)電機系統(tǒng)概述
phev采用雙軸并聯(lián)結(jié)構(gòu)型式，它的主要特點是發(fā)動機（包括離合器）與電機通過動力合成裝置連接在一起，驅(qū)動力通過自動變速箱、傳動軸到后橋，最終驅(qū)動車輛。本文研究的phev動力總成的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
電機系統(tǒng)在phev的各種運行狀態(tài)下，有著不同的要求以實現(xiàn)整車的各種工作模式（電起機模式、電驅(qū)動模式、發(fā)動機單獨驅(qū)動模式、混合驅(qū)動模式、再生制動模式）。因此，phev對電機系統(tǒng)有著以下的要求：
①在低速（恒轉(zhuǎn)矩）運行具有較大轉(zhuǎn)矩，以滿足起動、爬坡等要求，在恒功率區(qū)，具有高的轉(zhuǎn)速以滿足汽車能夠高速行駛；
②寬調(diào)速范圍和寬轉(zhuǎn)矩變化范圍，有盡可能寬的高效率區(qū)域，以提高整車的能量利用率；
③能夠?qū)崿F(xiàn)能量再生回饋，瞬時功率大，有一定的過載能力，加速性能好；
④動態(tài)品質(zhì)好、轉(zhuǎn)矩控制靈活容易且穩(wěn)定、響應(yīng)快，以適應(yīng)路面變化和頻繁剎車，可靠性高；
⑤由于雙軸并聯(lián)結(jié)構(gòu)增加了動力合成裝置和電機總成，使變速箱輸入軸轉(zhuǎn)動慣量加4倍，所需換檔力相應(yīng)增加。因此，電機系統(tǒng)還需配合整車完成主動同步換檔。
phev用電機參數(shù)的確定，直接關(guān)系到整車性能，這也是研制設(shè)計phev的必要環(huán)節(jié)。確定電機參數(shù)的方法為：首先根據(jù)整車動力性能指標(biāo)確定電機的性能要求，然后結(jié)合具體行駛工況來對其進行修正。使得電機的實際工作點盡可能在高效區(qū)內(nèi)，以提高能量的利用效率。通常用于phev的電機外特性為：在額定轉(zhuǎn)速以下，以恒轉(zhuǎn)矩模式運行，在額定轉(zhuǎn)速以上，以恒功率模式運行。電機的額定與峰值參數(shù)包括電機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率，它們與phev的 |
