四轮驱动电动汽车永磁同步轮毂电机驱动系统转矩控制研究

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1、未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者？。否则著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限），应承担侵权的法律责任。吉林大学博±学位论文原创性声明本人郑重声明；所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立．进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，

2、均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。，学位论文作者签名；幸洋日期；２０広年Ｕ月日＾—————————————————————四轮驱动电动汽车永磁同步轮毂电机驱动系统转矩控制研究—————————————————————StudyontheTorqueControlof4WDElectricVehicleDriveSystemwithPermanentMagnetSynchronousIn-WheelMotors———————————————作者姓名：李洋专业名称：车

3、辆工程研究方向：汽车动态仿真与控制指导教师：郭孔辉教授学位类别：工学博士培养单位：汽车工程学院论文答辩日期：2015年12月05日授予学位日期：年月日论文评阅人：答辩委员会组成：盲审专家正高北京航空航天大学主席李占国教授长春工业大学盲审专家正高同济大学委员史文库教授吉林大学盲审专家正高北京理工大学宗长富教授吉林大学盲审专家副高上海交通大学高振海教授吉林大学盲审专家正高大连理工大学刘薇娜教授长春理工大学摘要四轮驱动电动汽车永磁同步轮毂电机驱动系统转矩控制研究面对汽车发展需求和能源环境问题的矛盾，为了促进汽车工业的可持续

4、发展，节能、无污染的纯电动汽车成为了一个有效途径。相比于其他形式的电动汽车，四轮驱动电动汽车由于其具有结构紧凑性、更高的驱动系统效率和更强的动力学可控性等优点，是近年来国内外的研究热点，同样是未来车辆技术的重点研究方向。永磁同步轮毂电机驱动系统作为四轮轮毂驱动电动汽车唯一的动力源，对整个电动汽车的动力性、经济性以及安全性都有重要影响。因此，研究永磁同步轮毂电机转矩控制及驱动系统的转矩分配具有重要的理论和现实意义。本文以永磁同步电机参数辨识为基础，以四轮驱动电动汽车对轮毂电机转矩的性能需求为目标，研究永磁同步轮毂电机的

5、快速准确转矩控制；同时以建立的电机系统损耗模型为基础，以提高驱动系统效率为目标，分析了单电机系统的最优制动转矩，并研究了驱动系统效率最优的轴间转矩分配方法。本文的主要研究内容如下：（1）永磁同步电机参数的离线辨识在永磁同步轮毂电机的转矩控制中，需要利用电机参数建立准确的转矩模型，实现电机转矩的准确控制，而离线参数辨识是获取电机参数的有效手段之一。在辨识过程中首先建立考虑铁耗因素的永磁同步电机等效模型，通过电机的典型试验（堵转和空载）和一些特殊方法（电压积分法、RLC桥测量法），得到了准确的永磁体磁链幅值、铁耗等效电阻

6、、以及精度相对较低的交直轴等效电感和定子等效电阻。为了提高参数辨识精度，提出了基于遗传算法的电机参数离线优化辨识方法，为减小逆变器供电条件下死区延时对辨识结果的影响，进行了基于逆变器等效参数特性分析的死区延时补偿，并在Matlab中完成了电机参数的离线优化辨识。最后在转子磁场定向坐标下完成验证试验，结果表明：利用离线辨识结果建立的电机模型，能准确的反映永磁同步电机在各工况下的电流响应和转矩响应，辨识结果能够用于后续电机的转矩控制算法和驱动电机系统损耗建模中。I（2）永磁同步轮毂电机转矩控制算法研究首先分析了四轮驱动电

7、动汽车对永磁同步轮毂电机转矩性能的需求，主要包括车辆动力性、制动性能和横摆力矩控制对轮毂电机转矩响应时间的需求。分析车辆横摆力矩控制系统对响应时间的需求时，建立了横摆力矩控制系统的传递函数，通过频域分析法计算了对响应时间的需求指标，并通过仿真验证了所提响应时间指标的正确性。以得到的轮毂电机转矩响应性能需求为设计目标，进行永磁同步轮毂电机的转矩控制研究：针对转矩控制的准确性需求，提出了考虑铁耗因素的转矩模型，并结合永磁体磁链幅值的在线辨识提高了电机转矩控制的准确性；针对转矩控制的响应时间需求，分析了对电机电流响应的性能

8、指标，在常规PI控制算法下通过对PI参数的整定提高了电流响应速度，满足了对响应时间的基本性能指标，同时提出了基于前馈+PI反馈的电流控制算法，结合电机在线参数辨识实现了电流的自适应前馈控制，满足了对响应时间的理想性能指标。（3）轮毂电机系统损耗建模与最优制动转矩分析以单个轮毂电机为研究对象，在考虑铁耗因素的永磁同步电机模型基础上，建立了轮毂电机