基于双排永磁式行星齿轮的混合动力驱动系统的设计与分析

摘要

近年来，能源问题和环境污染日益突出，节能减排、低碳经济等已成为实现国家可持续性发展的重要举措之一。混合动力汽车，在保持传统汽车特点的同时，具有能优化车辆的动态性能、有效提高燃油效率、大大降低废气排放等优点，受到了世界汽车巨头和国内外相关领域学者的广泛关注和高度重视。作为混合动力汽车的核心部件之一，混合动力耦合系统通常被用来获得实现发动机和电机两种动力源的动力合成和能量传输。传统的机械行星齿轮应用于混合动力耦合系统，具有噪声大、维护成本高、易磨损等固有缺点，因此研究新型高性能永磁式行星齿轮成为混合动力驱动系统的研究热点之一。本文针对混合动力汽车多工况运行特点，提出了一种采用双永磁行星齿轮排的新型混合动力驱动系统。该系统通过前后排永磁行星齿轮的配合，理论上不仅能够实现无级变速而且能够保持发动机工作在最佳工作区域，具有高功率密度、高效率、低损耗、免维护等优点，在混合动力驱动系统中存在一定的研究和应用前景。
　　本文首先介绍了混合动力驱动系统的研究背景及发展现状，对以行星齿轮机构为主要部件的混合动力驱动系统进行分析阐述，在双排行星齿轮和永磁式行星齿轮的基础上提出了双排永磁式行星齿轮(Dual Magnetic-planetary-gear Permanent Magnet Machine，DMPGPM)混合动力驱动系统。
　　其次，详细介绍了DMPGPM混合动力驱动系统的结构，重点分析了DMPGPM混合动力驱动系统中的核心部件—永磁式行星齿轮的运行原理，采用杠杆原理分析法分析了该系统不同工况下的连接方式且给出转速转矩计算方法。
　　建立了DMPGPM混合动力驱动系统的数学模型，针对不同的典型工况，给出了系统具体连接方式和能量传递路线图。基于Matlab软件，建立了DMPGPM混合动力驱动系统级仿真模型，并从不同工况出发对模型进行仿真并分析结果。
　　最后，搭建了DMPGPM混合动力驱动系统实验平台，对其工况原理进行了模拟实验分析，包括原动机单独驱动、纯电动驱动和混合动力驱动，实验结果验证了DMPGPM混合动力驱动系统的稳态和动态性能，同时也证实了其系统组成的优越性以及理论分析的正确性。

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第一章 绪论

1.1 课题研究的背景

1.2 混合动力驱动系统发展概述

1.3 双排永磁型行星齿轮混合动力驱动系统的研究

1.4 本文研究的主要内容

第二章 DMP GP M混合动力驱动系统的结构与基本原理

2.1 引言

2.2 DMPGPM混合动力驱动系统结构分析

2.3 DMPGPM混合动力驱动系统基本原理

2.4 本章小结

第三章 DMP GP M混合动力驱动系统数学模型与工作原理

3.1 引言

3.2 双排永磁式行星齿轮系数学模型

3.3 DMPGPM混合动力驱动系统多工况运行模式研究

3.4 本章小结

第四章 基于Matlab的DMP GP M混合动力驱动系统的建模与仿真

4.1 引言

4.2 MPG-PMBL电机仿真模型的建立

4.3 DMPGPM混合动力驱动系统其他主要模块介绍分析

4.4 DMPGPM混合动力驱动系统仿真结果分析

4.5本章小结

第五章 DMP GP M混合动力驱动系统实验研究

5.1 引言

5.2 DMPGPM系统样机及实验平台

5.3 基于DMPGPM混合动力驱动系统的实验研究

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

参考文献

致谢

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