1 引言

电机的使用方法决定了所用系统的特点。注意运输系统、驱动机器类型及其特性是任何电动汽车模型成功的关键因素。

交通运输的历史表明，直流电机最初是为电动汽车引入的。然而，它们成本高、重量增加、可靠性低、维护高成为升压交流机采用的解决方案，特别是在DSP、RISC处理器和实时硬件实现d-q矢量控制的数学计算后。虽然一些最初的批评并没有鼓励这些电机的使用，由于问题的控制复杂性和降低速度区阴影这些机器。最终，两种可能的电机实现成为电动汽车公司采用的可行解决方案。无刷电机具有高磁通密度的磁体（包含在转子中），提供扭矩强度和较小的单元。

或者坚固耐用的感应电机不需要永磁体，具有极高的可靠性和很少的维护，尽管效率稍低。这种老式电机的缺点是根据转子的磁通量设计不同的电机。为了提高运输系统的整体性能，各种新颖的模型被暴露和实施。由于电动汽车模型中有几种动力系统方案，这取决于内部使用的电机数量，因此已经开发和建立了不同的解决方案和系统设计。

如果对混合动力模型进行测试，我们可以发现建议改进车辆自主组件。然而，在某些车型中，内部系统架构变得更加复杂，降低了车辆的整体性能。针对这一困难，研究了减少这些复杂性和提高系统效率的改进步骤。一些研究工作主要集中在机械部分，并试图尽可能降低它们。其他人则致力于电池的尺寸和减轻重量，以提高其性能。即使是内燃机也已经看到了各种改进方案，使其更紧凑，更小。这些改进方案有一个独特的目标，即使车辆更高效，并具有相当大的自主性。另一方面，与电机相比，这方面也得到了发展。为了解决尺寸、功率、扭矩、价格等问题，有可能出现了更多的解决方案和模型。

不同的评论试图对现有的机器进行分类，并根据应用程序类型将它们按顺序排列。在总结这些机器后。

文献表明，每个版本都有其规范和独特的模型。所使用的电机类型可以与电动汽车架构相关，如果是混合动力车型或纯电动汽车，并且基于电机轮毂模型或齿轮适配器盒。

这样一组机器被广泛应用于机器人应用和常规运输应用两轮为主。同时，近年来出现的新型永磁电机，如双转子或双定子，在运输应用中得到应用，一般以四轮为基础。这种新型机器解决了许多车辆内部的尺寸和重量最小化问题，降低了机械系统的复杂性。该模型具有传统永磁电机高触点速度、高鲁棒性、高功率密度和高性能的特点。

这些新版本的机器，如双定子模型和双转子机器，旨在最大限度地减少车辆的重量，因为需要第二个电动机作为发电机。这两种机器被归类为交流机器，并有基于永磁材料的转子上，下，或内部。在每个模型中，两个定子部件中只有一个基于绕组，绕组通常形成三个线圈，放置在每个定子槽中。一般来说，所有交流电机的定子型号都是相同的。然而，相应的独特设计和形式使得控制这些机器变得困难。它们要求在控制技术上有一定的规范，以保证所有参数和转速、转矩等变量之间的独立性。

1.1 本文的创新

根据多篇出版物和研究的统计，结果证明，与传统永磁同步电机相比，使用其中一种电机可以获得更大的车内自由空间。使用这种机器可以保证更高的效率，因为车内设计会更流畅。给定的牵引功率可以更大，维修交互将更快，更容易。关于这些改进的更多细节将在以下部分中定义。因此，本文旨在研究所有这两种最新的电机设计，并研究它们对牵引应用的适应性。揭示其内部形态，了解其运行模式是本文研究的目标之一。这是通过研究它们的相关数学方程，定义它们的相关参数和变量。然而，仅仅了解这种类型的机器是不够的，因为它很难控制。控制过程依赖于多个条件和参数，如内部变量之间需要分离。确保每种机器类型的速度，通量和电流的独立性可以帮助使用可用于这种操作形式的即用型套件。此外，与双转子系统相关的一个大问题是转子内部温度升高，并且控制算法不能比参数(如定子电阻)的变化更稳定。因此，控制精确的数学模型，解释相关参数的关系，将有助于找到最佳的控制方案。

由于这种类型的机器是三相机器，控制回路不像直流系统那么简单。总的来说，最好的控制方法仍然是一个研究问题。参考经典的控制策略，矢量控制理论证明了在较宽的速度范围内仍然需要精度。暴露了各种解决方案，并发现智能控制器作为模糊解决方案是合适的。另一方面，对自适应控制器作为模型自适应参考系统(MRAS)技术在双转子电机控制中的应用进行了试验。结果表明，该方法存在与两转子转速关系有关的几个缺点。将直流电压控制(DVC)应用于发电机模式双定子电机的控制，取得了良好的效果。然而，这种技术不推荐用于电机模式。结果表明，定子谐波电流分量减小。然而，时间计算方法对处理器性能要求较高，增加了全局控制回路成本。另一个基于矢量控制方法的测试应用于同一台机器的控制。由于调节器参数的影响，其精度响应较低，需要调整和优化。

所有这些控制方法都在控制回路中使用了许多PI控制器。如果不加以监督，这些调节器可能会引起发散，从而使定子电流不稳定，并可能使机器下降。这是双定子机内部的特殊情况。因此，我们在本版本中提出了一种改进的FOC操作，考虑到内部定子内部的有功功率来监督定子电流。对于读者和研究人员来说，双定子和双转子电机的两个控制回路的区别并不清楚。本文的目标之一是澄清两个版本之间的区别，并为每种控制方法做出正确的设计。

1.2 本文的组织结构

论文结构由绪论组成。其次，讨论了电机和电动或混合动力汽车的各种内部设计基于电机。下一节描述了如果使用一些特殊的机器作为双转子和双定子，可以获得的增益;这是为了显示使用这些机器可以获得的收益。然后，对双转子-永磁同步电机模型进行了描述，并给出了其比例数学模型。在同一节中，给出并讨论了相应的面向场的控制方法。下一节通过展示双定子-永磁同步电机模型的数学模型和FOC控制策略来介绍双定子-永磁同步电机模型。然后通过仿真工作对每种电机类型的FOC方法进行了测试和验证，验证了其有效性和鲁棒性。这主要是为了表明每个定子或每个转子都可以单独控制，两个部分之间不存在依赖关系。结语部分是本文的结束语，对全文进行了客观的回顾，并提出了今后的努力方向。

本文的其余部分组织如下。第2节描述了电动汽车和电动机之间的关系。在第3节中，讨论了将电动机尺寸调整到车辆中的有效性。第4节和第5节通过给出数学模型和控制回路结构来描述本工作中研究的两种特殊机器。第6节给出了相应的仿真结果并进行了讨论。第七部分，给出了本文的结论。

2 电动车与电动机的关系

电动运输系统是基于至少一个电动机，这是在牵引阶段。一些电动汽车车型将传统的内燃机(ICE)与电动机结合起来，在牵引部分接触高扭矩，并最大限度地减少气体排放。

一辆纯电动汽车可以由一个、两个或四个电动机组成。最后一种组合最近在多个模型中使用。这是由于这些电机的高度发展，可以用小型电机产生高扭矩和高速度，这些电机可以集成在车轮上。另一种结构，基于一个或两个电机，可以使用一个简单的电机尺寸，其中这个电机将通过机械齿轮连接到车轮。

两个模型显示了内部架构及其具体组件，并近似描述了每个模型的潜在速度和扭矩，以满足架构的实际重量。

对于混合动力车型，存在多种架构，电机位置作为牵引模式或充电模式比功能模式更有利。存在三种基本架构:串行、并行和组合版本。其中一些架构使用的不仅仅是一个电机。通常，混合动力汽车可以使用内燃机发动机来产生推进动力，或者通过发电机为车辆提供电力。很明显，串行和组合版本似乎比并行版本更复杂。实际上，总是用第二台电动机作为发电机为电池供电。这是一个复杂的结构，导致车辆重量增加，从而降低了车辆速度，增加了能源消耗，从而提高了汽车的价格。多篇文献描述了它们的功能模式，并解释了源与负载之间的能量流动。

3 HEV或EV架构的电机设计和尺寸的有效性

我们已经讨论了如何在运输系统中使用各种电动机。这是因为它的高效率面对直流电机，主要是由于电子变换器的高度演变。根据前一节介绍的各种电动汽车和混合动力汽车方案，很明显，在一些车型中使用了两个电机。其中四个车轮上可能有两个牵引力，这给车辆带来了更大的动力，特别是对于一些道路情况。此外，在某些架构中，可以分别使用两个电动机为电池供电或为车辆提供牵引动力。如果我们注意到电机功率与电机尺寸之间的关系近似为线性，则有可能表明即使功率增加，电机尺寸也会增加。基于这些信息，可以肯定的是，这三种情况下的车辆尺寸将大于其他情况。采用新的电机结构，特别是保证高转矩，可以保证相同的牵引性能或充电方式，因为它的特点是以前的结构，使用双转子电机和双定子电机。双转子电机可用于架构中，该电机将取代另外两个电机，这两个电机可以同时通过电源为车辆充电和供电。双定子电机具有两倍的机械功率，结构简单，可进行两次励磁。

这些统计数据附带两个条件;第一个条件假设所需牵引功率为100kw，第二个条件假设发电机所需功率为50kw。因此，该表暴露了两个简单的转子和简单的定子;每台机器有50千瓦和100千瓦。将这两个发动机结合在一起，将需要相当于10.5升的车内空间，重量为250公斤。然而，在相同的条件下，基于两个转子的第二种电机版本只需要前一种的50%的空间，重量约为前一种的50%。即使在三种型号中使用双定子版本以获得所需的功率，所需的空间也比第一个机箱少25%，重量也比第一个机箱少。另一方面，第三种电机类型对车辆空间更有利。每个DSSRPM电机都可以集成到车轮中，这在车辆内部提供了更多的自由空间，可以说，在这种情况下，电池尺寸可以更大。

基于这些近似，很明显，新的PM电机版本将在未来更具吸引力，因为这一特性将为车辆电池提供更多空间，从而延长电池容量。

由于这些机器具有上述优点，因此有必要了解每个版本的内部数学模型以控制它们。因此，接下来的部分将对每个版本进行详细的数学分析，并解释如何在运输系统中实现每个模型。

4 双转子单定子永磁电机

4.1 混合动力汽车的室内设计及应用方法

双转子单定子永磁同步电机DRSSPM模型与单转子单定子版本外观不同。这种电机由两个转子组成，它们可以单独控制，在同一个方向或两个相反的方向上转动它们是可能的。通常存在两种版本，如果转子完全或单独被磁铁覆盖，则两种结构之间的差异取决于转子的设计和组成。一般情况下，内转子附着在内燃机上，该功能模式是为蓄电池发电充电。需要说明的是，这种转子尺寸较小，面对外转子，输出功率会比使用其他机器小，一般用于牵引步进。