弱混合动力车用SSRM-BSG铁损分析与实时等效磁路建模研究

发布时间：2020-06-12 01:36

【摘要】：随着城市化发展的加快,我国的汽车保有量迅速增加,能源短缺和环境污染问题日益突出,汽车节能减排的问题越来越得到重视。皮带传送启动/发电机(Belt-driven Starter Generator,BSG)是一种弱混合动力技术,在快速启动、快速停车及回收制动能量方面表现良好,可以有效地实现节能减排。由于对传统汽车的结构改动较小,增加的生产成本相对较低,BSG性价比较高。与感应电机和永磁电机相比,开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)是BSG的理想选择,其结构简单、成本低、鲁棒性高,并且可以在一些恶劣的环境中工作。本文在混合动力车辆技术国家地方联合工程研究中心建设经费的资助下,以一台新型16/10分块式SRM(SSRM)为研究对象,对其电磁特性、转矩脉动、容错性、铁芯损耗、实时等效磁路建模等方面进行了重点研究。主要研究内容如下:1、阐明了 SSRM的基本原理和控制方法,介绍了新型16/10结构SSRM的样机结构和各部件的尺寸。基于详细的零部件结构参数,建立了 SSRM的3D有限元分析模型。在此基础上,研究了 SSRM的静态特性和动态特性,包括磁通密度、磁链、电感、静态转矩、动态转矩、转矩脉动、容错性等。此外,SSRM与一台8/6结构SRM进行了电磁特性对比分析。仿真结果显示SSRM的转矩脉动较小,且输出转矩较大。在一相出现断路的情况下,SSRM表现出较好的容错能力。在出现故障时,车辆仍能正常行驶,保持稳定的动力。2、阐明了磁饱和、漏磁链和焦耳损耗对SSRM铁芯损耗的影响规律,建立了包含增量漏电感△LL,增量等效绕组电阻RIW,增量磁化电感ALM和增量等效铁芯损耗电阻RIEC在内的铁芯损耗非线性模型。基于新型非线性集总参数等效电路模型,提出了 SSRM铁芯损耗的精确计算方法。在该算法中,同时考虑RIw和△LL,以及ALM和RIEC,从而保证了它们与电流一一对应的关系。该方法为SSRM的优化设计、热分析和精确控制研究奠定了基础。3、介绍了几种常见的SRM建模方法,并提出了一种新型的实时等效磁路(real-time magnetic equivalent circuit,RT-MEC)建模方法。基于气隙磁阻、槽漏磁阻和铁芯磁阻,建立了 SSRM实时等效磁路模型。利用所提出的模型和SSRM的特殊结构简化RT-MEC模型,该模型被转换为10 X 10的方形矩阵系统。在此基础上,提出了一种可以实现该模型的实时仿真分析的新算法。与Gauss-Seidel迭代法相比,该方法降低了关于矩阵的迭代反演的收敛问题,并且计算量小、工作稳定。该模型的实时仿真对于搭建汽车的联合仿真平台具有重要的意义。4、基于实验的要求,分别搭建了 SSRM静态特性和动态特性的实验台架。在此基础上,利用台架测得了 SSRM电磁特性、转矩脉动、容错性、铁芯损耗、实时等效磁路建模等方面的实验结果,并且对比分析了仿真结果与实验测量结果。对比结果表明SSRM转矩脉动较小、输出转矩较大、容错性较好,验证了在铁芯损耗计算方法和实时等效磁路建模方面的理论分析的有效性和正确性。
【图文】：

大陆,集团,电机

于ＰＳＡ、奔驰和Ｓｍａｒｔ等．车型中Ｄ马自达的Ｓｍａｒｔ邋Ｉｄｌｅ邋Ｓｔｏｐ邋Ｓｙｓｔｅｍ系统与前两逡逑种大不相同，启动机只起到辅助作用，发动机自己完成重启的过程，优点是肩逡逑动时间很短，应用于马自达等车型中。图１２是一款由大陆集，团生产的ＢＳＧ电逡逑机。奇瑞汽车Ａ５系列采用的是雷米公司生产的ＢＳＧ电机，但是国内的车型主逡逑要采用的是１＃世的ＳＭＧ技术，例如一汽大众、长安马自达、华晨宝马、吉利逡逑汽车等。逡逑＾逦＝邋发动机邋ｍ邋变速器逡逑带＿逦ｐ离合器＊—逡逑机逡逑构一Ｊ逦ｕ逦ｕ逦逡逑ｎ￣ｒｉｚ邋ｂｓｇ邋＝控制电路＝控制器逡逑蓄电池＝ＤＣ／ＤＣ逡逑图１．１邋ＢＳＧ系统结构示？意图逡逑Ｆｉｇ．邋１．１．邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＢＳＧ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑图１．２大陆集团生产的ＢＳＧ电机逡逑Ｆｉｇ．邋１．２．邋ＢＳＧ邋ｍｏｔｏｒ邋ｐｒｏｄｕｃｅｄ邋ｂｙ邋Ｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌ邋ＡＧ逡逑ＢＳＧ系统包括ＢＳＧ电机、控制器及其外部硬件电路，其中ＢＳＧ电机为主逡逑要驱动部件。现阶段的ＢＳＧ电机主要包括感应电机和永磁电机ｆ１＇文献［１５］中，逡逑白国军设计了一台４８Ｖ的电机，根据设计的要求建立了电机的有限元模型，分逡逑析了其电磁特性，然后对电机的各项参数进行了优化，满足了电机设计的要求。逡逑３逡逑

系统结构图,系统结构,电机

于ＰＳＡ、奔驰和Ｓｍａｒｔ等．车型中Ｄ马自达的Ｓｍａｒｔ邋Ｉｄｌｅ邋Ｓｔｏｐ邋Ｓｙｓｔｅｍ系统与前两逡逑种大不相同，启动机只起到辅助作用，发动机自己完成重启的过程，优点是肩逡逑动时间很短，，应用于马自达等车型中。图１２是一款由大陆集，团生产的ＢＳＧ电逡逑机。奇瑞汽车Ａ５系列采用的是雷米公司生产的ＢＳＧ电机，但是国内的车型主逡逑要采用的是１＃世的ＳＭＧ技术，例如一汽大众、长安马自达、华晨宝马、吉利逡逑汽车等。逡逑＾逦＝邋发动机邋ｍ邋变速器逡逑带＿逦ｐ离合器＊—逡逑机逡逑构一Ｊ逦ｕ逦ｕ逦逡逑ｎ￣ｒｉｚ邋ｂｓｇ邋＝控制电路＝控制器逡逑蓄电池＝ＤＣ／ＤＣ逡逑图１．１邋ＢＳＧ系统结构示？意图逡逑Ｆｉｇ．邋１．１．邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＢＳＧ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑图１．２大陆集团生产的ＢＳＧ电机逡逑Ｆｉｇ．邋１．２．邋ＢＳＧ邋ｍｏｔｏｒ邋ｐｒｏｄｕｃｅｄ邋ｂｙ邋Ｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌ邋ＡＧ逡逑ＢＳＧ系统包括ＢＳＧ电机、控制器及其外部硬件电路，其中ＢＳＧ电机为主逡逑要驱动部件。现阶段的ＢＳＧ电机主要包括感应电机和永磁电机ｆ１＇文献［１５］中，逡逑白国军设计了一台４８Ｖ的电机，根据设计的要求建立了电机的有限元模型，分逡逑析了其电磁特性，然后对电机的各项参数进行了优化，满足了电机设计的要求。逡逑３逡逑
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.7

【参考文献】