详情

原文传递转子偏心下轮毂电机驱动电动汽车平顺性研究

论文题名：	转子偏心下轮毂电机驱动电动汽车平顺性研究
关键词：	电动汽车;开关磁阻电机;转子偏心;平顺性;电磁激励
摘要：	近年来，伴随着能源匮乏、环境污染的问题日益严重，为减少由于废气排放带来的生态环境破坏，实现传统燃油汽车向电动化、智能化转型已成为汽车产业重要的发展趋势之一。轮毂驱动电动汽车由于其具有结构紧凑、传动效率高、转矩响应迅速、驱动系统布置灵活等优势，在汽车领域内受到众多学者和企业的广泛关注。然而，其特殊的布置形式也带来了不可避免的车辆动力学问题，电动轮的高度集成造成车辆非簧载质量增大，加剧了簧下部件的振动；此外，轮毂电机在道路激励、驾驶行为等外界扰动下易引发转子偏心问题，进而导致其径向电磁力失衡恶化电机的输出性能，进一步影响车辆的动力学响应。　　开关磁阻电机作为一种无稀土类电机，具有结构简单、成本低等优点，在轮毂驱动电动汽车领域具有较大应用潜力。针对路面激励及轮毂电机不平衡径向力耦合激励下的车辆平顺性恶化问题，本文以某8/6四相轮毂开关磁阻电机为研究对象，考虑轮毂开关磁阻电机电磁耦合效应，利用其非线性模型获取电机在不同转子空间角度及电流下的电磁分布特征；借助有限元法对电机不同偏心工况下的电磁特性进行分析；考虑电机偏心下电磁激励对车辆平顺性的影响，建立1/4车辆垂向动力学模型，对匀速及加速工况下车辆的平顺性响应进行研究；基于所建立的车辆垂向动力学模型，以提高轮毂驱动电动车辆平顺性为目标，对轮毂开关磁阻电机结构参数进行优化设计分析。主要研究内容如下：　　(1)对开关磁阻电机基本构成、运行原理及控制方式等方面进行阐述；通过有限元仿真分析出电机在特殊位置下电感随电流的变化特征，采用傅里叶级数法得到开关磁阻电机非线性模型，进一步获取电机在单个周期内电磁特性随转子空间角度及电流的变化规律，为本文后续研究工作奠定了基础。　　(2)针对转子偏心导致电机电磁特性发生变化的问题。对电机运转过程中的两种基本偏心类型进行阐述，并根据开关磁阻电机的结构参数建立其正常状态与偏心状态的有限元模型，借助所建立的有限元模型对不同结构下电机电磁特性的响应进行分析；为对偏心工况下电机的电磁特性进行研究，分别对开关磁阻电机静态及瞬态特性进行分析，得到开关磁阻电机在不同偏心量、偏心方向及偏心类型下电磁特性的响应规律。　　(3)针对路面激励及轮毂电机不平衡径向力耦合激励下的车辆平顺性恶化问题。采用滤波白噪声方法，建立不同路面等级模型；基于传统的二自由度1/4车辆模型，构建包含轮毂电机在内的三自由度1/4车辆模型，从车速、随机路面等级及载荷三方面通过时域仿真对匀速工况及加速工况下考虑电磁激励的轮毂驱动电动车辆平顺性响应进行分析。　　(4)由于轮毂开关磁阻电机结构参数的改变会引起电机输出性能的变化，进而影响车辆的平顺性，通过灵敏度分析甄选出车辆行驶时对其平顺性影响较大的电机结构参数；以改善车辆平顺性为主要目标，研究轮毂开关磁阻电机与车辆平顺性协同优化方法，进一步对轮毂电机结构参数进行优化设计分析，实现轮毂电机与电动车辆行驶平顺性的优良匹配。
作者：	张洒洒
专业：	车辆工程
导师：	朱孙科
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023