電動汽車設(shè)計優(yōu)化：高精度永磁電機(jī)模型的集成

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電動汽車設(shè)計優(yōu)化：高精度永磁電機(jī)模型的集成

電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計要求實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)模型與組件模型的集成。高精度的永磁電機(jī)（IPM）模型需要考慮重要的物理效應(yīng)（如磁飽和等）。系統(tǒng)優(yōu)化面臨的挑戰(zhàn)是在可接受的計算成本內(nèi)保持足夠的模型精度。提出了采用高精度的電機(jī)、高壓電子設(shè)備和車輛驅(qū)動的仿真模型，并進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，以提高緊湊型電動汽車的能源效率。對最佳設(shè)計和各種驅(qū)動工況的能源效率和性能進(jìn)行了研究。

所提出的集成模型能夠同時對內(nèi)部永磁電機(jī)與車輛驅(qū)動進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。使電機(jī)能夠準(zhǔn)確有效地與驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行匹配，并保持運(yùn)行的高精度。基于元模型的優(yōu)化設(shè)計將以下多種分析進(jìn)行了整合：高精度的永磁電機(jī)有限元分析、電力電子穩(wěn)態(tài)分析和電動車驅(qū)動的動態(tài)仿真分析。通過使用多目標(biāo)遺傳算法研究，獲得了車輛屬性的最優(yōu)解集，以及美國和歐洲的測試循環(huán)中的能源效率和0～96.5km/h的加速性能。操控性、振動噪聲和安全性可以在這個優(yōu)化框架中同時作為優(yōu)化目標(biāo)或約束條件。分析設(shè)計變量隨著優(yōu)化目標(biāo)的變化能夠看出單個變量對整體優(yōu)化設(shè)計的影響。

該優(yōu)化方法同樣適于更加復(fù)雜的問題。未來的研究還可以解決電機(jī)其它設(shè)計變量，如徑向尺寸（轉(zhuǎn)子、空氣間隙和定子）、磁場分布、定子尺寸及與電池相關(guān)的設(shè)計變量。為解決更高維數(shù)的設(shè)計空間，電機(jī)設(shè)計樣品的數(shù)量也需隨之增加。高速電機(jī)的分析方法（如輸出變量空間的譜圖）對高維的優(yōu)化會有幫助。更復(fù)雜的模型也可以通過更換徑向基函數(shù)插值的方法來進(jìn)行分析。

刊名：IEEE Transactions on Vehicular Technology（英）

刊期：2015年第64期

作者：Kukhyun Ahn et al

編譯：楊昆