纯电动汽车传动系统-电机结构参数协同设计优化

提出一种纯电动汽车传动系统与电机结构参数协同设计优化方法，来提高纯电动汽车动力性与经济性，同时降低永磁同步电机齿槽转矩以降低电机的振动噪声。首先，以电机结构参数为输入，额定转矩与齿槽转矩为输出，开展了基于电机多参数仿真和不同机器学习预测模型精度的研究，并建立永磁同步电机额定转矩和齿槽转矩的高精度机器学习预测模型；其次，利用电机基本设计参数（额定转矩、峰值转矩、额定转速、峰值转速）以及峰值效率构建永磁同步电机效率map图的快速预估数学模型；再次，基于电机齿槽转矩预测模型以及电机效率map图的快速预估数学模型，建立电机结构参数与效率特性的映射关系；最后，以电机结构参数和传动比为优化变量，整车动力性、经济性以及电机齿槽转矩为优化目标，运用遗传算法进行多目标优化。仿真结果表明，相较于优化前，优化后的整车性能0-100 km/h加速时间缩短了27.3%,15 km/h最大爬坡度提高了40.5%,WLTC工况能耗减少了1.6%，电机齿槽转矩降低了42.2%。     

纯电动汽车学习入门(七)--驱动电机系统(上)

一、概述1对驱动电机的要求(1)体积小、重量轻。采用铝合金电机外壳,电机控制器和冷却系统重量轻。(2)电压高。高电压可以减小电机和导线的尺寸和重量,降低逆变器成本。(3)转矩特性优良。满足汽车频繁起步、停车、加速、减速、低速大转矩爬坡、高速小转矩恒定功率等行驶工况。(4)调速范围宽。宽的调速范围能够高速行驶,通常只设一级减速器或者不设减速器(例如特斯拉)。     

轴向永磁轮毂电机的工作性能分析

本文针对轴向永磁轮毂电机的工作性能,推导了不同盘间距下的转差率和盘间距关系的理论公式,以及传动效率的理论方程;利用Magnet软件模拟轴向永磁轮毂电机在不同盘间距时的磁密、转矩、转速等,研究涡流损耗和工作效率,分析节能性,模拟变负载系数与输入转速对系统转速变化、转矩调节范围以及传动效率的影响;搭建试验平台测量了盘间距不同时的工作转矩、转速和传动效率的变化情况以及输入转速对输出转速、转矩调节范围和传动效率的影响。结果表明:随着轴向永磁轮毂电机盘间距的增大,气隙磁密值、输出转速、转矩和传动效率降低;变负载系数K越大,转矩调节范围和传动范围越大,传动能力增强,但效率降低;输入转速增大,转矩调节范围和调速范围增大,传动能力增强,工作效率和节能性下降。     

轻度混合动力轿车ISG电机特性试验研究

开发了带全浮式ISG电机的并联轻度混合动力轿车,在Matlab/Simulink中建立了整车模型,并对发动机和ISG电机的输出转矩进行了匹配分析.分别在电机试验台和转鼓试验台上进行了ISG电机性能试验和混合动力轿车启动时的排放及油耗试验.结果表明:发动机和ISG电机的输出转矩能满足循环工况需求;在电动和发电模式下,ISG电机均有较高的输出效率;启动时发动机点火提前角从上止点后5°CA推迟到上止点后15°CA,NOx排放量约降低24.6%;混合动力车消除了原车启动时混合气过浓现象,100km油耗约降低14.2%.     

电动汽车永磁同步电机最优弱磁控制策略EI北大核心CSCD

本文中提出了一种适用于电动车辆的以转矩为控制目标的弱磁控制策略,通过离线计算获得电机最大转矩特性曲线和策略切换转矩特性曲线,并以此为基础在电机d-q轴坐标系下根据反馈转速和目标转矩不断更新电机弱磁工作点,使其在以最大转矩电流比曲线、电流极限圆和最大转矩电压比曲线为边界的区域内移动,从而在复杂的运行工况下提高了电机转矩响应速度和运行效率。通过Matlab/Simulink仿真验证了整个控制策略的可行性和性能优势。     

电动汽车永磁同步电机最优弱磁控制策略

本文中提出了一种适用于电动车辆的以转矩为控制目标的弱磁控制策略,通过离线计算获得电机最大转矩特性曲线和策略切换转矩特性曲线,并以此为基础在电机d-q轴坐标系下根据反馈转速和目标转矩不断更新电机弱磁工作点,使其在以最大转矩电流比曲线、电流极限圆和最大转矩电压比曲线为边界的区域内移动,从而在复杂的运行工况下提高了电机转矩响应速度和运行效率。通过Matlab/Simulink仿真验证了整个控制策略的可行性和性能优势。     

基于预测滑转率的转矩分配策略研究

为解决后轮双电机驱动电动汽车的动态非线性转矩分配问题,提出一种预测并优化输出的分配策略。基于车辆动力学计算转矩输出,使用粒子群优化(PSO)算法及路面检测系统修正输出转矩,以某型后驱双轮毂电机样车为基础,设计优化分配算法,通过CarSim搭建整车联合仿真模型验证算法的性能,并以整车控制器为基础对设计的算法进行硬件在环测试。测试结果表明,提出的动态转矩分配策略可以根据实际工况分配驱动轮的转矩,降低驱动轮滑转率,提高整车的驾驶性能。     

P2构型混合动力汽车电压控制功能算法研究

为解决P2构型混合动力汽车的高压电池管理系统(BMS)发生严重故障切断继电器时,12 V电源易消耗殆尽而被迫停车的问题,提出了控制驱动电机发电维持母线电容电压的方法,达到经DC/DC对12 V电源充电的目的.因电机转速和低压负载的急剧变化会对母线电压造成较大波动,同时考虑电机电磁参数和负载变化速率对母线电压的影响,设计...     

新型混合励磁BSG调压与转矩特性研究

新型BSG电机具有良好的电压调节和转矩特性.本文介绍新型BSG电机的调磁原理,对一台100W新型BSG电机样机的电压调节特性进行了分析,研究新型BSG电机的转矩特性及其转矩补偿问题.     

纯电动车用高性能电机控制器设计及研究

文章针对纯电动汽车对电机控制器高性能的要求,开发一款高输出扭矩、高输出功率和高工作效率的电机控制器。阐述电机控制器的系统原理,对高压元器件进行选型,介绍电机控制器结构、硬件和软件的设计方案,并通过搭建的测试台架对电机控制器系统进行试验验证。试验结果表明,所设计的高性能电机控制器具有较高的输出功率和扭矩,均优于设计目标和仿真值,同时具有较高的工作效率和系统效率。     

燃料电池城市客车动力驱动系统的功率匹配

燃料电池城市客车（FCBUS）驱动系统参数的选择主要考虑整车动力性要求,同时要兼顾其效率和整车经济性。通过整车动力性指标对应的车辆功率需求分析和对典型循环工况对应的车辆功率谱分析,给出了驱动电机峰值功率、额定功率、额定转矩和额定转速的设计步骤和方法,并通过了试验验证。     

Simulation of city bus performance based on actual urban driving cycle in China

This paper establishes the simulation model of a city bus on the basis of the EQ6110 bus prototype and its experimental data. According to the actual urban driving cycle, the fuel economy and the traction performance of the EQ6110 city bus have been simulated, and factors such as the driving cycle, the loss of power to engine accessories, the gear-shifting strategy, the fuel shut-off strategy of the engine, etc., which influence on the bus’s fuel economy, are also quantitatively analyzed. Some conclusions are drawn as follows: (1) driving cycles have a great influence on the fuel economy of a city bus; (2) under the typical urban driving cycle of the public bus in China, the engine fuel shut-off strategy can save about 1 to 1.5 percent of the fuel consumption; and (3) the optimized gear-shifting rules can save 6.7 percent of the fuel consumption. Experimental results verify that the fuel economy for the EQ6110 public bus is improved by 7.2 pecent over the actual Wuhan urban driving cycle of the current public bus in China.     

电动客车轮边驱动电机的转矩分配控制策略研究

轮边驱动电机采用轮毂电机,实现四轮独立驱动,方便汽车动力学性能的控制。对于电动客车,轮边电机驱动以其轻量化、传递效率高等优势正在取代中央直驱的方式,成为现在研究的热点。这种驱动方式取消了离合器和变速器等,驱动电机安装在车轮旁边,结构空间和重量得以大幅度降低电。文章以四轮独立驱动的轮毂电机电动客车为研究对象,通过驱动转矩的合理分配,保证其有最佳的动力性和经济性。     

电动汽车电动液压式动力转向系统的控制

为了实现燃料电池电动客车的动力转向功能,提出了直流电机通过联轴机构直接驱动油泵的电动液压式动力转向系统。通过建立电机电压与油泵流量、电机电流与油泵压力的数学模型,设计了具有恒压和恒流复合输出特性的电机控制器。在恒压特性作用下,油泵流量恒定;在恒流特性作用下,实现了油泵流量和压力的自适应控制,避免了油液溢流现象。结果表明,系统工作稳定、能量效率高,在燃料电池电动客车上获得了成功的应用。     

纯电动客车用BLDCM双闭环控制系统建模与仿真

为了给电动汽车的研发提供参考,针对某型城市公交中巴客车改装的纯电动汽车,设计了无刷直流电机（BLDCM）的车速-电流双闭环控制系统,在MATLAB环境下搭建了该系统的动态仿真模型,并从空载（负载）运行、换挡运行、循环工况运行3个方面进行了仿真试验。研究结果表明：相比于传统的仅针对电机的驱动控制系统,该系统直接以车速为控制对象,可以将整车控制与电机控制有机结合起来;测速装置从电机转移到车轮上,利于降低BLDCM的设计复杂度和制造成本;该系统的电机调速控制效果与传统的电机驱动控制系统相当,并可有效控制汽车换挡带来的车速突变、迅速响应频繁变化的车速需求,能够满足多挡位纯电动客车的城市道路行驶要求。     

LNG-电混合动力公交车发动机实际运行工况分析

重型汽车实际运行排放与发动机排放型式核准台架测试结果间的差异主要在于二者的测试工况不同。以广州市在用的一款LNG-电混合动力公交车为研究对象,在公交线路上开展整车实际道路测试,通过PEMS,CAN总线实时采集测试车辆车速、发动机转速和扭矩等数据,统计分析该车辆发动机实际工况的分布特征,并与ETC工况和WHTC工况进行比较分析。结果表明,因受动力控制策略、限速、公交车运行规律等影响,该混合动力公交车发动机实际运行工况主要分布在中小转速区,在中小扭矩区时间占比较大,不同于排放型式核准发动机台架测试瞬态工况ETC主要分布在中高转速与中高扭矩区,也不同于WHTC工况主要分布在中等转速区、在中等与偏小的扭矩区分布较均匀。相比于ETC工况,WHTC工况在发动机平均转速、平均功率和怠速比例等工况特征参数与该公交车发动机实际运行工况较为接近。     

一种提高轮边驱动客车经济性的驱动控制方法

轮边驱动电动客车采用4个永磁同步电机,通过减速器将驱动力传递至驱动轮。合适的转矩分配控制策略可以提升行车经济性。以轮边驱动电动客车为研究对象,采用加速踏板平滑处理和基于电机电动效率Map图的转矩优化分配方法,并通过AVL Cruise/Simulink联合仿真、dSPACE硬件在环和实车试验进行验证。结果表明,相比于平均转矩分配,采用加速踏板平滑处理和基于电机电动效率Map图的转矩最优分配方法可降低2.35%的能耗,且该控制算法在硬件在环和实车试验中有着较好的实时性,能够满足实车行驶的需求。     

新能源汽车对主驱电机特性的敏感性研究

为研究新能源汽车能耗、性能匹配等关键因素对电机效率MAP的敏感性及其外特性影响,文章以一台8.5m纯电动公交大巴为研究对象,结合高级车辆仿真软件ADVISOR,对主驱电机性能匹配的敏感性因素进行了详实的分析,校核了电机的爬坡动力性能、最高车速性能,以及模拟了车辆在中国典型城市道路工况下的行驶里程及能量消耗情况,并提出了两种电机方案分别对整车进行适配,结果表明第二种电机方案与整车匹配度较高,车辆大部分工况运行在主驱电机MAP的高效区里,为新能源汽车的驱动电机优化设计,提供了一定的参考。     

双绕组永磁同步电机的设计及在客车上的应用

综合客车整车的动力性和经济性,再结合电机热平衡管理和冗余设计理念,研发了一种大功率大扭矩高效双绕组永磁同步电机。通过精准设计双绕组电机定转子结构,实现电机双源输出。扭矩叠加,整车动力性大幅提升,同时形成转矩耦合高效区,拓宽电机整体高效区占比,降低整车能耗,提高整车经济性。通过优化控制策略,实现电机两套绕组的分时驱动,确保电机温升和损耗始终处于较低状态,并保障了整车动力的不间断运行。