基于能量消耗优化的轮毂电机驱动电动汽车转矩分配方法研究

作     者：Oluwatobi Pelumi Adeleke 

作者单位：江苏大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李勇

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：能耗优化 转矩分配 电机效率 轮毂电机驱动电动汽车 

摘      要：近年来,由于环境污染和能源危机日益严峻,世界各国大力发展电动汽车。在电动汽车中,轮毂电机驱动电动汽车具有结构简单紧凑、驱动效率高、便于控制等方面的显著优势,得到了行业内专家学者的普遍关注。然而,在轮毂电机驱动电动汽车的节能与转矩分配方法方面的研究不足导致了整车转矩分配不合理、无法兼顾整车能量消耗优化等方面的问题。本文以轮毂电机驱动汽车为研究对象,重点研究了能够延长整车行驶里程的节能与转矩分配方法。首先,利用AVL Cruise和MATLAB/Simulink构建了轮毂电机驱动电动汽车联合仿真平台。在AVL Cruise软件中建立了整车模型,包括轮毂电机模型、电池模型、轮胎模型和驾驶员模型。在MATLAB/Simulink软件中建立了整车动力学模型和转矩分配模型。其次,设计了轮毂电机驱动电动汽车整车前后驱动转矩分配控制系统,以最优转矩分配和能效为综合目标,提出了基于模糊逻辑控制的前后驱动转矩分配策略,分别得到了WLTC工况、NEDC工况及IM240工况下基于模糊逻辑控制的前后驱动转矩及相应的能量消耗仿真结果。再次,在上述研究基础上,进一步提出了基于动态规划控制算法的整车前后驱动转矩分配方法,得到了在WLTC工况、NEDC工况及IM240工况下的前后驱动转矩及相应的能量消耗仿真结果。结果表明,与基于模糊逻辑控制的转矩分配相比,采用动态规划控制算法的转矩分配方法能够有效降低整车能量消耗。在WLTC、NEDC和IM240工况下整车能量消耗分别降低了22.68%、20.73%和21.84%。最后,搭建了轮毂电动轮综合性能实验台架,对轮毂电机驱动电动汽车整车前后驱动转矩分配方法接能量消耗进行了实验验证。实验结果表明,与基于模糊逻辑控制的驱动转矩分配方法相比,采用基于动态规划的驱动转矩分配方法使得轮毂电机驱动电动汽车在WLTC、NEDC和IM240工况下整车能量消耗分别降低了23.89%、23.12%和23.01%。通过台架实验,验证了本文所提出的基于动态规划的整车驱动转矩分配方法具有较低的能量消耗,提高了整车能量利用率,延长了整车续驶里程。