The use of in-wheel motor (IWM) based powertrains can provide great flexibility in design freedom. In addition, the use of all-wheel-drive (AWD) IWM allows independent torque control from each wheel and maximizing driving safety. In this thesis, three different all-wheel-drive (AWD) in-wheel-motor (IWM) powertrain configurations for a micro electric vehicle have been considered in view of efficiency, maximum speed, and other vehicle design requirements. The first AWD IWM powertrain, denoted as “Armadillo-T (AT) Baseline”, uses Permanent Magnet Synchronous Motors (PMSM). The second will be called as “AIT proposed” which is based on collaboration with the Austrian Institute of Technology (AIT). The powertrain in “AIT Proposed” configuration has IWMs which use PMSMs without iron cores. These two powertrains have their advantages and disadvantages; the “AT Baseline” powertrain showed better acceleration performance but had lower efficiency of energy consumption, whereas the “AIT proposed” powertrain showed higher efficiency in energy consumption, but lacked acceleration performance.
One additional powertrain configuration is newly proposed which is the unique major contribution of this thesis; one that combines the electric drives from the “AT Baseline” and the “AIT Baseline” configurations into one powertrain which has been named as “Combined Proposed” powertrain. An algorithm for the front-and-rear drives has also been proposed and evaluated to further improve the vehicle operational energy efficiency, while delivering the demanded torque on FTP-75 and NEDC driving cycles. This powertrain configuration has shown to be a balance between the overall energy efficiency and acceleration performance of the vehicle based on simulation results, being able to match the efficiency rating of the “AIT Proposed” powertrain, and nearly match the acceleration profile of the “AT Baseline” configuration. The “Combined Proposed” powertrain has shown that the vehicle’s overall acceleration performance and driving range per charge can also be improved by using electric drives of different characteristics.
인휠 모터의 사용은 디자인의 자유도를 높여줄 뿐만 아니라, 각 모터의 독립적인 토크 제어를 통해서 주행 안전성을 최대화 할 수 있다. 이 논문에서는 효율, 최고속도 등 설계 요건을 고려하여 초소형 전기자동차를 위한 세 가지 인휠 모터를 적용한 파워트레인 대한 연구를 진행하였다. 첫 번째와 두 번째 사륜구동 인휠 모터 파워트레인은 네 바퀴에 영구자석 동기화 모터를 사용한 “Armadillo-T(AT) Baseline”과 네 바퀴에 무철 영구자석 동기화 모터를 사용한 “AIT proposed” 이다. 이 두 가지 조합의 모터는 서로 다른 특성을 가지고 있다. “AT Baseline”은 더 높은 성능을 가지지만 효율이 낮은 단점이 있고, “AIT proposed”는 높은 효율을 보이지만 성능이 낮은 단점이 있다. 이를 보완하기 위하여 제안하는 세 번째 파워트레인은 “AT Baseline” 과 “AIT Proposed” 의 모터를 같이 결합하여 제시한 “Combined Proposed” 파워트레인 이다. 또한, 이동거리를 향상시키기 위해 요구되는 토크를 제공하는데 필요한 모터를 구동시키는 효율 지향 토크 분배 알고리즘을 적용하였다. “Combined Proposed”의 파워트레인으로 시뮬레이션한 결과 성능과 효율 면에서 모두 떨어지지 않는 결과를 보였다. 효율은 “AIT Proposed” 조합에 가까웠으며, “AT Baseline”에 가까운 차량의 가속도 값을 나타내었다. 이 논문의 결과를 통해서, 다른 특성의 전기 모터를 이용하여 성능과 효율 모두 향상된 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다.
