电动汽车设计优化：高精度永磁电机模型的集成



电动汽车设计优化：高精度永磁电机模型的集成

电动汽车驱动系统的优化设计要求实现系统模型与组件模型的集成。高精度的永磁电机（IPM）模型需要考虑重要的物理效应（如磁饱和等）。系统优化面临的挑战是在可接受的计算成本内保持足够的模型精度。提出了采用高精度的电机、高压电子设备和车辆驱动的仿真模型，并进行设计优化，以提高紧凑型电动汽车的能源效率。对最佳设计和各种驱动工况的能源效率和性能进行了研究。

所提出的集成模型能够同时对内部永磁电机与车辆驱动进行优化设计。使电机能够准确有效地与驱动系统进行匹配，并保持运行的高精度。基于元模型的优化设计将以下多种分析进行了整合：高精度的永磁电机有限元分析、电力电子稳态分析和电动车驱动的动态仿真分析。通过使用多目标遗传算法研究，获得了车辆属性的最优解集，以及美国和欧洲的测试循环中的能源效率和0～96.5km/h的加速性能。操控性、振动噪声和安全性可以在这个优化框架中同时作为优化目标或约束条件。分析设计变量随着优化目标的变化能够看出单个变量对整体优化设计的影响。

该优化方法同样适于更加复杂的问题。未来的研究还可以解决电机其它设计变量，如径向尺寸（转子、空气间隙和定子）、磁场分布、定子尺寸及与电池相关的设计变量。为解决更高维数的设计空间，电机设计样品的数量也需随之增加。高速电机的分析方法（如输出变量空间的谱图）对高维的优化会有帮助。更复杂的模型也可以通过更换径向基函数插值的方法来进行分析。

刊名：IEEE Transactions on Vehicular Technology（英）

刊期：2015年第64期

作者：Kukhyun Ahn et al

编译：杨昆