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.pdf

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

一、本文概述

随着电动汽车技术的不断发展，四轮驱动电动汽车因其卓越的操

控性和动力性能受到了广泛关注。作为电动汽车的核心组成部分，驱

动系统的性能直接决定了车辆的整体性能。永磁同步轮毂电机作为一

种高效、紧凑的驱动方式，在四轮驱动电动汽车中具有重要的应用价

值。本文旨在对四轮驱动电动汽车永磁同步轮毂电机驱动系统的转矩

控制进行研究，以提高其控制精度和动态响应性能，为电动汽车的进

一步发展提供理论和技术支持。

本文首先介绍了四轮驱动电动汽车及其驱动系统的基本结构和

特点，重点阐述了永磁同步轮毂电机的工作原理和性能优势。随后，

详细分析了转矩控制技术在永磁同步轮毂电机驱动系统中的应用现

状，指出了现有控制方法存在的问题和挑战。在此基础上，本文提出

了一种新型的转矩控制策略，并通过仿真和实验验证了其有效性和优

越性。

本文的研究内容主要包括以下几个方面：建立了四轮驱动电动汽

车永磁同步轮毂电机驱动系统的数学模型，为后续的控制策略研究提

供了理论基础；设计了一种基于模糊逻辑和神经网络的转矩控制算法，

实现了对电机转矩的精确控制；再次，通过仿真分析，研究了不同控

制策略下系统的动态性能和稳定性；通过实验验证了所提控制策略在

实际应用中的可行性和可靠性。

本文的研究成果对于提高四轮驱动电动汽车永磁同步轮毂电机

驱动系统的控制精度和动态响应性能具有重要的理论价值和实际意

义。本文的研究方法和思路也为其他类型的电动汽车驱动系统控制策

略的研究提供了有益的参考和借鉴。

二、永磁同步轮毂电机驱动系统概述

随着电动汽车技术的快速发展，轮毂电机驱动系统作为一种新型

驱动方式，正在逐渐得到广泛的关注和应用。其中，永磁同步轮毂电

机驱动系统以其高效率、高功率密度和良好的调速性能等优点，成为

电动汽车驱动系统的重要发展方向。

永磁同步轮毂电机驱动系统主要由永磁同步电机、功率转换器、

控制系统和轮毂等部分组成。其中，永磁同步电机作为系统的核心部

件，其性能直接影响到整个驱动系统的性能。永磁同步电机利用永磁

体产生的磁场与电机电流产生的磁场相互作用，实现电机的转动。与

传统的感应电机相比，永磁同步电机具有更高的效率和功率密度，且

调速范围更广，能够满足电动汽车在各种工况下的需求。

功率转换器是永磁同步轮毂电机驱动系统的另一重要组成部分，

其主要作用是将电池提供的直流电能转换为电机所需的交流电能。功

率转换器通常采用PWM（脉冲宽度调制）技术，通过对电机电流的精

确控制，实现对电机转速和转矩的精确调节。

控制系统是永磁同步轮毂电机驱动系统的神经中枢，负责接收车

辆的行驶指令，并根据车辆的行驶状态和驾驶员的意图，对电机进行

实时控制。控制系统通过采集电机的转速、电流、温度等参数，结合

预设的控制策略，计算出电机所需的电流和电压，从而实现对电机的

精确控制。

轮毂作为永磁同步轮毂电机驱动系统的载体，不仅承受着车辆的

重量和行驶中的冲击，还需要通过精确的转矩控制，实现车辆的平稳

行驶和精确操控。因此，轮毂的设计和制造也是永磁同步轮毂电机驱

动系统中的重要环节。

永磁同步轮毂电机驱动系统以其独特的优势，正在成为电动汽车

驱动系统的重要发展方向。然而，由于其在转矩控制方面存在的一些

挑战，如非线性、时变性和不确定性等问题，因此需要对其进行深入

研究，以提高其转矩控制的精度和稳定性，从而进一步推动电动汽车

技术的发展。

三、转矩控制策略的研究现状

随着电动汽车的快速发展，永磁同步轮毂电机（PMSM）因其高效

率、高功率密度以及良好的调速性能而被广泛应用于四轮驱动电动汽

车中。转矩控制作为PMSM驱动系统的核心技术之一，其研究现状直

接反映了电动汽车动力性能的提升趋势。

目前，转矩控制策略的研究主要围绕提高转矩响应速度、减小转

矩脉动、增强系统鲁棒性以及优化能量效率等方面展开。传统的转矩

控制方法如PID控制、矢量控制等已经在PMSM驱动系统中得到了广

泛应用。然而，这些方法在应对非线性、参数摄动以及外部干扰等方

面仍存在一定的局限性。

近年来，随着智能控制理论的发展，转矩控制策略也呈现出多样

化的趋势。例如，模糊控制、神经网络控制以及滑模控制等智能控制

方法被逐渐引入到PMSM的转矩控制中。这些方法通过对系统模型的

非线性特性进行学习