摘要
电动化、智能化的新能源汽车是未来汽车的发展趋势。线控制动系统(Brake-by-wire,BBW)可配合汽车驱动电机实现再生制动，提高续航里程25%以上，有效缓解新能源汽车面临的续航短、效率低问题，同时可与智能驾驶功能配合，实现向自动驾驶的跨越，是汽车制动系统的重要发展方向。采用“助力电机+减速增扭机构”形式的电子液压制动系统(Electro-hydraulicbrakesystem,EHB)是目前BBW的应用主流。助力电机作为制动系统中制动液压力的来源，其性能表现的好坏很大程度上决定了EHB工作特性的优劣。无刷直流电机(BrushlessDCMotor,BLDCM)具有功率密度高、可靠性强等优点，现已广泛应用在EHB上。然而，BLDCM中存在齿槽转矩，该转矩经过增扭机构放大后对EHB的影响更为显著，制约了制动液压力的精确控制，影响驾驶员的操控体验甚至威胁驾驶安全。本文以EHB用BLDCM为研究对象，聚焦于BLDCM的齿槽转矩抑制研究，具体研究内容如下： （1）基于某EHB的参数，确定BLDCM的设计指标，采用电磁设计方法进行了主要结构设计、电磁参数计算，初步确定了BLDCM的构造和基本参数，并建立了三维模型。 （2）利用AnsysElectronicsDesktop软件进行仿真，获取对BLDCM性能的直观了解；通过空载仿真对电机磁路参数进行定量分析，判断磁路设计和合理性；通过负载仿真观察电机性能，判断是否符合额定指标；通过齿槽转矩的仿真，获得其曲线波形和频谱分布，确定后续的优化目标。 （3）基于能量法对齿槽转矩的解析表达式进行了分析和推导，发现其数值由结构参数以及傅里叶展开系数Brn和nG所决定；以此为依据，分别研究了BLDCM偏心距改变、极弧系数变更和添加辅助槽三种情形时，Brn和nG两个重要参数的变化情况，给出了能有效抑制齿槽转矩的结构参数获取方法，并进行了相应的有限元分析和验证。 （4）从控制角度出发，将矢量控制引入BLDCM控制系统中，基于齿槽转矩与转子位置的映射关系，设计了根据转子位置信号对输出转矩进行实时电流补偿的控制策略；在Simplorer和Maxwell平台上分别建立了BLDCM控制电路模型和本体有限元模型并进行联合仿真，验证了所提出控制策略的有效性。
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