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轮毂电机驱动系统动力学特性及控制方法研究
| 论文题名： | 轮毂电机驱动系统动力学特性及控制方法研究 |
| 关键词： | 电动汽车;轮毂电机系统;动力学特性;集成控制策略 |
| 摘要： | 近年来，能源短缺和生态环境恶化问题日益突出，电动汽车以其零排放成为汽车产业的主要发展方向。其中，独立驱动电动汽车平台以结构紧凑、驱动效率高和动力学可控性好等优点，成为国内外研究热点。然而，其特殊结构配置形式将会带来一系列车辆动力学新问题，产生的负效应将严重影响电动汽车平顺性和操稳性，成为阻碍其进一步发展和产业化应用的瓶颈。 针对独立驱动电动汽车在动力学特性方面表现出的新变化和带来的新问题，本文以其关键子系统——轮毂电机的轮胎—悬架系统纵、垂向动力学特性为研究对象，以电机驱动系统内部磁场及磁路转换关系为切入点，以车辆动力学耦合响应为落脚点，提出了研究轮毂电机驱动电动汽车负效应的新思路，揭示了电机电磁力输出特性与车辆动力学响应之间的机电耦合机理，探寻了负效应的集成控制策略，具体工作内容包括： ①根据电动车辆动力学性能需求，对轮毂驱动电机进行了选型和动力学匹配，利用模糊数学理论，对电机参数进行了优化设计。研究成果通过有效提升轮毂电机转矩和功率密度，减小车辆非簧载质量。 ②以磁场内部能量传递关系为切入点，分析了驱动电机输出转矩脉动原因，讨论了旋转电机在进行电能—机械能转换过程中存在的非理想因素，提出了相电流平衡策略和电机最优化定、转子极尖设计方案，分别解决和改善了轮毂电机的低频转矩脉动和结构转矩脉动问题。研究成果可有效降低轮毂驱动系统转矩脉动，显著提升电动汽车行驶品质。 ③建立了表征轮毂电机驱动系统电磁力垂向扰动与车辆动力学响应的机——电耦合一体化联合分析模型。对电机不平衡电磁力自身激励特性，轮胎—悬架子系统动力学传递特性开展了研究，揭示了轮毂驱动系统机电耦合机理以及车辆动力学负效应的具体表现形式。总结并提取了机电耦合效应的关键影响因素和控制参数。研究成果为从整车动力学角度出发研究轮毂电机驱动系统垂向振动问题，提供了理论方法和分析平台。 ④基于轮毂电机驱动系统的机——电耦合作用机理，分别从驱动电机本体电磁力输出控制和主动悬架系统多目标优化两个角度出发，设计了面向轮毂驱动系统机电耦合效应的集成控制策略。研究成果有效缓解了独立驱动平台所固有的振动负效应，提升了电动汽车平顺性。 |
| 作者： | 李哲 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 郑玲 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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