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%。     

纯电动汽车用永磁同步电机转矩控制仿真研究

基于纯电动汽车低速下的行车要求及永磁同步电机的结构特点,分析电机低速下转矩输出实现采用的最大转矩电流比控制方法;利用Matlab/Simulink工具对控制算法进行仿真分析。仿真结果证明这种控制方式可以满足电动汽车低速大转矩的行驶需求。     

电动汽车轮毂电机车轮动力系统的研究

目前,电动汽车研制的难点之一是传统电动机的转矩不够大,不得不使用变速机械来满足电动汽车起动和爬大坡的大转矩需求。本技术方案就是使用高于传统电动机常规电压的宽范围系列阶梯电压来驱动特制的轮毂电机车轮动力系统,以彻底解决当前研制电动汽车的这一难点,从而使现代电动汽车能早日大量使用,造福于人类。     

基于驾驶安全性的纯电动汽车转矩信号处理方法研究

为了提高纯电动汽车(EV)的驾驶安全性,再考虑到实际驾驶情况的复杂性,针对能够影响纯电动汽车驱动转矩安全性控制的主要因素进行了相应的分析。针对纯电动车的驱动电机转矩信号的处理方法进行了特性分析,并讨论了其对纯电动汽车的驱动安全性的影响;针对纯电动汽车的扭振信号的仿真的频域处理方法进行了试验分析,并提出了相应的处理方法;针对紧急断电情况下纯电动汽车的转矩信号的处理方法进行了试验分析,并发现试验结果满足设计要求。研究了纯电动汽车的转矩信号通过加汉宁窗的卷积幅值校正法和纯电动汽车转速跟踪分析法改进的效果,并把处理方式应用于纯电动汽车的驱动控制策略开发。为了验证开发的控制策略,并进行了仿真和实车验证。试验结果证明:采用加汉宁窗(Hanning)的方法分析可以降低扭振信号的谐次误差和幅值误差,从而提升信号的精确性并加快了信号的处理速度。滤波处理和数据优化后,纯电动汽车的整车控制效率和模式切换的平顺性和安全性得到了提高。仿真和试验的结果均表明,选用的转矩和扭转信号处理方法有效,控制的精度和实时性均满足试验的设计要求。设计的控制策略安全有效,能够提高纯电动汽车转矩控制的质量、提高纯电动汽车的驱动效率和驾驶安全性。     

电动汽车驱动电机的演变与控制技术基础

汇总了10多年来不同国家电动汽车的厂家、所生产的车型、电动汽车的类型、电动汽车驱动电机的种类与控制方式;中国、日本等国家的电动汽车驱动电机多采用永磁同步电动机,从其控制方式出发,对电动汽车驱动电机的转矩控制等加以介绍;阐述永磁电动机控制系统的构成,以及矢量控制与弱磁控制。     

交流永磁电机在电动汽车中的应用与调控策略

交流永磁同步电机以其结构紧凑、运行可靠、效率高、转矩密度高等优点,被各品牌电动汽车广泛应用于驱动系统中。本文从了解汽车行驶状态、永磁同步电机的结构特点以及对电动汽车驱动系统的要求出发,阐述永磁同步电机在电动汽车上的应用与调控技术。     

电动汽车用高速永磁同步电机的优化设计与铁损分析

为了提升电动汽车用高速永磁同步电机电磁性能及效率，应用田口法对某额定功率60 k W、额定转速5 000 r/min的电动汽车用高速永磁同步电机的结构进行了优化，通过分析各优化变量对电机铁损、平均电磁转矩和转矩脉动的影响程度，得到了最佳优化方案；建立电机的铁损模型，分别用正弦等效法、谐波分量法和有限元法计算了电机的定子铁损；最后，通过对比定子铁损和效率的测量结果与计算结果，验证了电机铁损分析方法的合理性。     

电动汽车用超高效率电机驱动系统关键技术研究

为提升电动汽车用电机驱动系统效率，在电机设计、材料选择、工艺装配方面总结出提升电驱系统效率的解决措施。在电机设计方面选择适合电动汽车的电机，优化控制算法；在材料方面，选择性能较高的铜线、硅钢材料和高频材料；在工艺装配方面，应用扁线绕组工艺可以提升电机的转矩和效率，优化铁芯与叠装工艺，从而降低电机铁损。通过增大系统输出效率，降低各项损耗，可以提升电动汽车用电机驱动系统效率。     

四轮独立驱动轮毂式电动汽车转向控制策略研究

对四轮独立驱动轮毂式电动汽车转向控制策略进行研究,建立了整车控制系统,提出了基于滑模变结构算法的转速转矩协调控制策略;基于Ackermann-Jeantand转向模型计算车辆转向所需的四轮差速,通过滑模控制器和转矩分配模块计算车辆稳定所需的四轮转矩,在车辆差速行驶的同时协调分配四轮的转矩。仿真结果表明,该控制方法简单有效,能提高电动汽车转向的稳定性和操纵性。     

基于驾驶员意图识别的纯电动汽车动力性驱动控制策略

为了解决纯电动汽车动力性和操控性难以同时兼顾的问题,将驾驶员意图分为稳态意图和动态意图,稳态意图用于保证车辆的操控性,动态意图用于保证车辆的动力性,在此基础上提出了一种基于驾驶员意图识别的纯电动汽车动力性驱动控制策略,该策略首先分别采用“典型工作点+分段插值”和模糊推理方法来识别驾驶员的稳态和动态意图;接着采用“动态补偿转矩保持”和“动态补偿转矩归零”等算法计算动态补偿转矩;最后通过“增量式”动态补偿转矩跟踪算法和电机过载管理算法给出最终的转矩指令。仿真与试验结果表明,该策略既可以根据驾驶员稳态意图保证车辆的操控性,也可根据驾驶员动态意图提高车辆的动力性。     

Real-time model predictive control of connected electric vehicles

ABSTRACT

Electric Vehicles (EVs) motors develop high torque at low speeds, resulting in a high rate of acceleration with the added advantage of being fitted with smaller gearboxes. However, a rapid rise of torque in EVs fitted with central drive powertrains can create undesired torsional oscillations, which are influenced by wheel slip and flexibility in the halfshaft. These torsional oscillations in the halfshaft lead to longitudinal oscillations in the vehicle, thus creating problems with regard to comfort and drivability. The significance of using wheel slip in addition to halfshaft torsion for design of anti-jerk controllers for EVs has already been highlighted in our previous research. In this research, we have designed a look-ahead model predictive controller (LA-MPC) that calculates the required motor torque demand to meet the dual objectives of increased traction and anti-jerk control. The designed LA-MPC will improve drivability and energy consumption in connected EVs. The real-time capability of the LA-MPC has been demonstrated through hardware-in-the-loop experiments. The performance of the LA-MPC has been compared to other controllers presented in the literature. A validated high-fidelity longitudinal-dynamics model of the Rav4EV, which is the test vehicle of our research has been used to evaluate the controller.     

电动轮驱动电动汽车差速技术研究

提出了电动轮旋转动力学方程和对驱动电机采用转矩指令控制及车轮转速随动的方法,实现电动轮系统的自适应差速。进行了转向行驶、路面不平及不同车轮半径等工况的道路试验,试验结果表明:电动轮汽车在各种工况下都能保持良好的差速性能,具有自适应差速特性。     

开关磁阻电动机控制系统在电动汽车中的应用

驱动电动机控制系统是电动汽车的关键技术之一,本文首先对电动汽车用各种电动机做了比较,着重论述一种适合用作牵引的开关磁阻电动机(SRM)控制系统,并在单片机AT89C51的基础上采用美国德州仪器公司(TI公司)的TMS320LF2407新一代的数字信号处理器(DSP)产品,使该系统的可靠性更高,响应更快。     

Three-speed transmission system for purely electric vehicles

This paper discusses the necessity of using a transmission system to improve the energy efficiency of purely electric vehicles (EVs). The energy efficiency of an electric motor varies at different operating points to meet the output power demand. The three gear ratios of a transmission system can maintain the motor speed within a stable region with relatively high energy efficiency, while various vehicle speeds are needed. This work is based on a light EV prototype. The optimized gear ratios of this transmission result in a considerably reduced energy consumption of 9.3% compared with conventional EVs with single-speed reducers under the condition of the Urban Dynamometer Driving Schedule driving cycle. Thus, the transmission system is necessary to improve the energy efficiency of EVs.     

电动汽车空调系统解决方案

为了保持电动汽车的舒适性,本文探讨了电动汽车空调系统的几种解决方案,分别对电动空调系统、电驱动压缩机系统、座椅空调系统以及冰水冷媒制冷系统进行了介绍。对于电动空调系统,分别介绍了电动热泵式空调系统、电动压缩机制冷与电加热器制热混合调节空调系统。     

Torque ripple minimization control of permanent magnet synchronous motors for EPS applications

This paper identifies a control method used to reduce torque ripple of a permanent magnet synchronous motor (PMSM) for an electric power steering (EPS) system. NVH (Noise Vibration Harshness) is important for safe and convenient driving. Vibration caused by motor torque is a problem in column type EPS systems. Maintaining a very low torque ripple is one solution that allows for smoother steering. Theoretically, it is possible to design and drive the motor without torque ripple. However, in reality, a PMSM system torque ripple is caused by the motor itself (saturation in the iron core and EMF distortion) and the imperfect driver. This paper analyzes torque ripple of a PMSM system, and an advanced PMSM control method for the column typed EPS system is presented. Results of the analysis indicate that the compensation current is needed in order to minimize torque ripple when a PMSM is driven.     

利用力矩电机全工况仿真汽车转向盘反力矩

在汽车动态模拟系统中，转向盘反力矩的仿真逼真度影响实验驾驶员的操纵行为，从而影响驾驶模拟实验的准确性。本文系统地阐述了利用力矩电机进行全工况仿真汽车转向盘反力矩的原理、力矩电机的工况分析及稳态误差分析等，为全工况仿真汽车转向盘反力矩提供了一种新方法。     

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.     

分布式驱动电动汽车转矩节能优化分配

为了提高分布式驱动电动汽车的经济性和续航里程,对4个轮毂电机驱动转矩优化分配问题进行研究。通过轮毂电机台架试验得到轮毂电机的驱动效率特性,分析转矩优化分配实现节约整车能耗的可行性;建立侧重提高电机效率的目标函数,使电机转矩处于电机效率Map图中的高效区;建立侧重提高电机响应速度的目标函数,减小转矩分配瞬间电流波动过大带来的能耗;基于模糊理论设计以电机效率为变量的权重函数,实时调节权重来协调2种目标函数,提出一种转矩节能优化分配方法,得到最优的轴间转矩分配系数。在后轴驱动、平均分配、优化分配3种分配方式下进行整车能耗的ECE城市循环工况对比仿真分析。结果表明：提出的节能优化分配方法通过实时优化驱动电机的转矩,避免了电机工作在转矩过大和过小的低效区,提高了整个驱动系统的能量利用率,相比于后轴驱动和平均分配整车能耗效率提高了5.91%和10.54%;实车试验验证了转矩节能优化分配算法的节能效果,优化分配相比另外2种分配方式整车能耗效率分别提高了3.66%和8.58%。     

燃料电池混合动力系统总线电压对电机转矩及效率的影响

为评价总线电压对电机转矩以及效率的影响,在动态测功机试验台架上设计相应的试验,测量总线电压在400~455 V之间变化时某三相异步感应电机的输出转矩和效率。结果表明,在电机低效率区域,电机效率受总线电压影响较大。电机输出转矩相对于目标转矩有平均0.5 s的延时,在高总线电压、高电机转速区域,电机控制器启动自保护功能,输出转矩远小于目标转矩。中国城市公交典型工况测试表明,对经济性影响最大的前80%的电机工况点主要分布于受总线电压变化影响较小的高效率区,在城市公交工况下对电机效率的粗略分析可以忽略总线电压的变化。