Permanent magnet synchronous machines have various advantages and have showed the most superiorperformance for Electric Vehicles. However, modeling them is difficult because of their nonlinearity. In orderto deal with the complexity, the artificial neural network and machine learning models including k-nearest neighbors, decision tree, random forest, and multiple linear regression with a quadratic model are developed to predict electrical parameters and losses as new prediction approaches for the performance of Volvo Cars’ electric vehicles and evaluate their performance. The test operation data of the Volvo Cars Corporation was used to extract and calculate the input and output data for each prediction model. In order to smooth the effects of each input variable, the input data was normalized. In addition, correlation matrices of normalized inputs were produced, which showed a high correlation between rotor temperature and winding resistance in the electrical parameter prediction dataset. They also demonstrated a strong correlation between the winding temperature and the rotor temperature in the loss prediction dataset.Grid search with 5-fold cross validation was implemented to optimize hyperparameters of artificial neuralnetwork and machine learning models. The artificial neural network models performed the best in MSE and R-squared scores for all the electrical parameters and loss prediction. The results indicate that artificial neural networks are more successful at handling complicated nonlinear relationships like those seen in electrical systems compared with other machine learning algorithms. Compared to other machine learning algorithms like decision trees, k-nearest neighbors, and multiple linear regression with a quadratic model, random forest produced superior results. With the exception of q-axis voltage, the decision tree model outperformed the knearestneighbors model in terms of parameter prediction, as measured by MSE and R-squared score. Multiple linear regression with a quadratic model produced the worst results for the electric parameters prediction because the relationship between the input and output was too complex for a multiple quadratic equation to deal with. Random forest models performed better than decision tree models because random forest ensemblehundreds of subset of decision trees and averaging the results. The k-nearest neighbors performed worse for almost all electrical parameters anticipation than the decision tree because it simply chooses the closest points and uses the average as the projected outputs so it was challenging to forecast complex nonlinear relationships. However, it is helpful for handling simple relationships and for understanding relationships in data. In terms of loss prediction, the k-nearest neighbors and decision tree produced similar results in MSE and R-squared score for the electric machine loss and the inverter loss. Their prediction results were worse than the multiple linear regression with a quadratic model, but they performed better than the multiple linear regression with a quadratic model, for forecasting the power difference between electromagnetic power and mechanical power.

Klimatutmaningar, lagändringar och ett ökat miljötänk har tvingat transportsektorn att ställa om till eldrift. Batterier och elmotorer har utvecklats kraftigt och är nu ett alternativ även för tunga fordon. Ett vanligt förekommande problem med elmotorer i fordon är lagerströmmar, här kallat gnista eller blixthändelser. Dessa uppstår på grund av oönskade urladdningar i motorn och förorsakar skador på lagren i motorn. Syftet med motorlager är att avlasta och minska friktionen kring motoraxeln. För att förebygga problemet och se förbättringar eller försämringar av olika åtgärder som görs krävs att lagerströmmar kan identifieras utifrån mätdata. Detta examensarbete analyserar relevant forskning inom området för att sedan introducera en metod och en algoritm för att identifiera lagerströmmar i samarbete med Scania CV. Algoritmen består av tre olika parametrar som påverkar identifieringen av de oönskade strömmarna på olika sätt. Verktyget lyckades identifierade lagerströmmar i olika mätdata, och hittade skillnader i antalet blixthändelser mellan olika körningar av provobjektet. Dock krävs vidare utveckling av verktyget och möjligheten att bearbeta annan typ av data som exempelvis spänningar i motorn för atthitta bättre samband. / A changing climate, changing laws and an increased environmental consciousnesshas forced the transport sector to transition to electric power. Batteries and electric motors have seen a quick and powerful development which means that they are now an alternative even for heavy vehicles. A common problem with electric motors forvehicles is bearing currents. The bearing currents occur as a result of electrical discharges in the motor and can damage the bearings inside the motor. The purpose of motor bearings is to offload and reduce friction for the motor shaft. To prevent the issue and to see improvements or deteriorations from different preventativemeasures it is critical to be able to identify bearing currents from data. This thesis analyzes relevant research in the area before introducing a method and an algorithm for detecting bearing currents in cooperation with Scania CV. The algorithm is composed of three different parameters which affects the identification in different ways. The tool was able to identify bearing currents from various data and found differences between the number of bearing currents between different test runs of the motor. However, more development of the tool and the possibility to process different kinds of data like voltages inside the motor is needed to be able to find better patterns in the data.

本研究では懸濁系の磁気粘弾性流体の流動特性と圧力特性について四要素モデルを用いて考察を行う．実験では，磁気粘弾性流体がオリフィスを流れる際の圧力損失について，スタートアップの圧力変化と磁場印加時の圧力の過渡的な挙動を測定した．また実験結果の検証として数値解析も行った．その結果，磁気粘弾性流体の流れは，ケルビン力，磁気スピンの作用，物性を決定づける4要素モデルによって数値的に表現されることを明らかにした． / The flow and pressure characteristics of magneto-viscoelastic fluids in suspension systems are discussed in this study using a four-element model. In the experiment, the pressure drop of the magneto-viscoelastic fluid flowing through the orifice was measured in terms of pressure change at startup and transient pressure behavior when a magnetic field is applied. Numerical analysis was also performed to verify the experimental results. The results show that the flow of a magneto-viscoelastic fluid can be numerically described by a four-element model that determines the Kelvin force, the action of magnetic spin, and physical properties. / 博士(工学) / Doctor of Philosophy in Engineering / 同志社大学 / Doshisha University

Energy efficiency in electric machines is both environmentally and economically important. Water pumps with an integrated Variable Frequency Drive (VFD) and a Permanent Magnet Synchronous Machine (PMSM) have challenged the status quo of the Induction Machine (IM) for water pumps. The Synchronous Reluctance Machine (SynRM) is also a viable alternative that does not use permanent magnets. This degree project focuses on the control of SynRM, with particular attention on sensorless control methods. Simulation models for a SynRM and a Surface Permanent Magnet Synchronous Machine (SPMSM), together with their control systems, were developed in MATLAB Simulink. Two sensorless control methods were implemented and examined: the Luenberger state observer and the Model Reference Adaptive System (MRAS). The control system was adapted to use sensorless control methods. The investigated sensorless control methods allowed the application of the speed-torque test profile for two method and motor type combinations, without causing instability. The Luenberger observer was stable with the SPMSM and the MRAS with the SynRM. Parameter sensitivity with respect to the variation of inductance and stator resistance values used by the sensorless methods was also tested. The Luenberger observer kept the control system stable with up to a ±5 % variation of inductance. The MRAS kept the control system stable down to −12 %, but only up to +2 % for an overestimation of the inductance. The variation of stator resistance had a limited impact on the stability of both sensorless schemes. / Energieffektivisering av elektriska maskiner är betydelsefullt både ur ett miljömässigt och ekonomiskt perspektiv. Vattenpumpar med en synkron permanentmagnetsmaskin och en integrerad enhet för variabel hastighetsreglering (VFD) utmanar den mer konventionella lösningen baserad på en asynkronmaskin (IM). Den synkrona reluktansmaskinen (SynRM) är ett annat lämpligt alternativ som inte använder permanentmagneter. Det här examensarbetet behandlar huvudsakligen sensorlös reglering av SynRM. Simuleringsmodeller för reglering av en SynRM och en permanentmagnetiserad synkronmaskin med ytmonterade magneter (SPMSM) utvecklades i MATLAB Simulink. Två metoder för sensorlös reglering undersöktes, en på Luenbergers tillståndsobservatör och en baserad på adaptiv modellreferensreglering (MRAS). Systemet för reglering anpassades till metoderna för sensorlös reglering. De undersökta sensorlösa metoderna testades vid nominell hastighet med steg i vridmoment och hastighet. Luenberger observatören kunde köras med bibehållen stabilitet med en SPMSM och MRAS kördes med en SynRM, också den med bibehållen stabilitet. Även känsligheten för variationer i induktans och statorresistans för de sensorlösa reglermetoderna testades. Luenberger observatören kunde bibehålla stabiliteten med en variation i induktans på ±5 %. MRAS kunde bibehålla stabiliteten ner till en estimering av induktansen på −12 % av induktansen. På uppsidan nådde dock MRAS stabilitet endast upp till en överestimering av induktansen på 2 %. Felestimering av statorresistansen hade minimal påverkan på stabiliteten för båda sensorlösa reglermetoderna.

A significant challenge with permanent magnet synchronous motors (PMSMs) is thermal management. Thermal stress can lead to irreversible damage to components, and to enable efficient cooling, a thermal model is needed. In this thesis paper, methods for estimating the hot spot temperature of the windings in PMSMs used in heavy-duty EVs are investigated. The methods include black-box models and lumped parameter thermal network-based models. The results reveal that the implemented models are not sufficient for achieving the desired accuracy, and indicate that more parts of the windings need to be considered.

No description available.

No description available.

Wave energy has the potential to provide an energy resource in this challenging energyenvironment. Wave energy converters are devices used to extract this energy and convertit into electricity. Wave Carpet is an example of such a novel wave energy converters andin its final form, it consists of a submerged membrane which covers an arbitrarily largearea above the sea floor. Incident waves create a pressure difference between the upper andlower surfaces, which triggers an up-and-down movement. The power take-off attached tothe surfaces serve to restrict this movement and thereby extract hydraulic power which isconverted to electricity.The Wave Carpet, is a type of wave energy converter that is beingdeveloped at University of California Berkeley′s Theoretical and Applied Fluid DynamicsLaboratory (TAFLab).The thesis aims at modeling and designing the different power conversion chainof the entire wave energy converter device. The process of energy conversion that yieldsthe required electrical energy for connecting a wave energy converter to an electricalnetwork is termed as the power conversion chain. A detailed electro-mechanical modelof the wave energy converter system connected to power grid is developed in theMatlab/SIMULINK environment and its corresponding generator and hydraulic controlstructure is implemented. The simulation response of the wave energy converter alongwith the power conversion chain is investigated. / Vågenergi har potential att bli en energiresurs i en utmanande energimiljö. Vågkraftverkär maskiner som används till att utvinna denna energi och omvandla den till elektricitet.Wave Carpet är ett exempel på ett vågkraftverk som i sitt slutglitiga stadie bestårav ett nedsänkt membran som täcker ett godtyckligt stort område ovanför sjöbotten.Inkommande vågor skapar en tryckskillnad mellan den övre och nedre ytan som gerupphov till en lodrätt rörelse. De mekaniska armarna kopplade till membranet bromsardenna rörelse och kan genom hydraulik omvandla bromsenergin till elektricitet. The WaveCarpet är en typ av vågkraftverk som utvecklas vid University of California Berkeley′sTheoretical and Applied Fluid Dynamics Laboratory (TAFLab).Uppsatsen syftar till att modellera och designa effektomvandlingskedjan i ett sådantvågkraftverk. Energiomvandlings processen som ger upphov till elektriciteten via ettvågkraftverk är benämnt som effektomvandlingskedjan. En detaljerad elektro-mekaniskmodell över ett vågkraftverksystem kopplat till ett elnät med motsvarande generator ochhydraliska regulatorer är utvecklad i Matlab/Simulink miljön. Simuleringsresultaten fråndet modellerade vågkraftverket undersöks tillsammans med effektomvandlingskedjan.

In the recent decades, an increased interest into multiphase machines has developed due to certain beneficial properties they have over the standard three- phase machines. Proper modelling of a multiphase machine allows access to higher degrees of freedom given by the ability to control higher order harmonic frames. This feature is of particular interest in the area of parameter estimation as it may provide an opportunity to implement methods that are not feasible in three- phase machines. Modelling of a real six- phase machine meant for marine application with a functioning control structure is carried out on MATLAB/Simulink; considering nonlinear relations, cross coupling and saturation effects, the model includes the machine’s behavior in the fundamental frame as well as the next two higher order harmonic frames. Stator resistances and permanent magnet flux linkage are estimated online and simultaneously during various operating points. It is shown that stator resistance may be accurately estimated by means of DC test signal injections into the highest order harmonic frame; thus, minimizing torque ripple and additional loss generation. Permanent magnet flux linkage is accurately estimated via reactive power calculations on the fundamental frame which remains undisturbed by the aforementioned test signals. / Under de senaste decennierna har intresset för flerfasmaskiner ökat, på grund av i vissa avseenden, fördelaktiga egenskaper i jämförelse med traditionella trefasmaskiner. En väl genomförd modellering av flerfasmaskiner möjliggör högre grader av frihet givet förmågan att kontrollera frekvensplan av högre ordning. Denna funktion är av särskilt intresse inom parameteruppskattning, då det kan ge möjligheter att implementera metoder som är omöjliga i trefas maskiner. En modell av en verklig sexfasmaskin, byggd för en marin tillämpning och med ett givet styrsystem, har skapats i MATLAB/Simulink. Modellen tar hänsyn till ickelinjära förhållanden, korskopplingar och mättning. Den inkluderar även maskinens egenskaper i det fundamentala frekvensplanet och de två nästkommande frekvensplanen av högre ordning. Statorresistansen och permanentmagneternas sammanlänkade flöden uppskattas i realtid för olika driftsförhållanden. Det visar sig att statorresistansen kan uppskattas noggrant genom inmatning av en DC testsignal i högsta ordningens frekvensplan vilket minimerar momentrippel och extra förluster. Permanentmagneternas flöden kan uppskattas noggrant genom beräkning av den reaktiva effekten i det fundamentala frekvensplanet som är opåverkat av de ovan nämnda testsignalerna.

Wave energy is a promising renewable resource with a higher energy density than both wind and solar. Waves can travel thousands of kilometers with minimal energy loss, making them more reliable than the previously mentioned alternatives. A device that utilizes wave energy to generate electricity is calleda Wave Energy Converter. The converter studied in this thesis is a non-resonant point absorber, a floating device that absorbs energy through its displacement in the water. An incident wave approaching the converter combined with a latching strategy transforms the wave into a water jet, which emerges as a pulse wave and varies from zero to maximum velocity. The kinetic energy of the water jet gets converted to electricity through a Pelton turbine and a permanent magnet synchronous motor that acts as a generator. The thesis investigates three generator velocity control strategies and two deadtime strategies and aims to answer which strategy yields the best efficiency for the selected wave fields. The strategies strive to maximize the efficiency of the Pelton turbine while minimizing the frictional and electrical losses. The first velocity control approach relies on historical data and computes the average based on the previous wavefield. The second approach maintains a predetermined turbine velocity based on the average jet velocity of each incident wave. Lastly, the third strategy continuously adapts the speed during each jet pulse to maximize the Pelton turbine efficiency. The dead-time strategies refer to the approaches employed between waves. The first approach maintainsa constant generator velocity, reducing the necessary acceleration to match the next incident wave. The second approach freewheels the generator, allowing it to decelerate due to friction losses. During the deceleration, the generator draws no current, but as the next wave arrives it must instead accelerate. Consequently, drawing more current but during a shorter period. The results reveal that there is no significant difference between the two deadtime strategies, but there is a significant difference between the velocity control strategies. Furthermore, the results illustrate the effectiveness of the local averaging method and the adaptive control method, which result in the highest system efficiency. / Vågenergi är en lovande energiresurs som har högre energidensitet än både vind- och solkraft. Vågor kan färdas tusentals kilometer med minimal energiförlust,vilket gör dem mer tillförlitliga än de tidigare nämnda alternativen. En anordning som kan nyttja vågors energi för att generera elektricitet kallas för vågenergiomvandlare. Omvandlaren som studerats i detta arbete är en icke-resonant punktabsorbent,vilket är en flytande anordning som absorberar energi genom dess förflyttning i vattnet. När en kommande våg närmar sig omvandlaren transformeras vågen till en vattenstråle, som framträder som en pulsvåg och varierar mellan noll och maxhastighet, via en styrstrategi vid namn ”latching”. Den kinetiska energin från vattenstrålen omvandlas till elektrisk energi via en Peltonturbin och en synkronmotor som agerar som generator. Det här arbetet undersöker tre hastighetsstyrstrategier samt två mellantidsstrategier för generatorn, och ämnar besvara vilken som är den mest effektiva strategin för en uppsättning vågor. Målet med dessa strategier är att maximera effektiviteten hos Peltonturbinen medan friktions- samt elektriska förluster minimeras. Den första hastighetsstyrstrategin håller en konstant hastighetbaserad på ett medelvärde från ett tidigare vågfält. Den andra strategin hålleren konstant hastighet, vilken anpassas till varje inkommande våg. Den tredje strategin anpassar hastigheten kontinuerligt under pulsvågen för att maximera turbineffektiviteten. Med mellantidsstrategierna menas de styrstrategier som nyttjas mellan vattenpulserna. I den första mellantidsstrategin körs generatorn som motor och håller konstant hastighet, vilket minskar de nödvändiga accelerationerna för att möta kommande vågs referenshastighet. Den andra strategin låter generatorn frihjula, vilket gör att hastigheten faller på grund av friktionsförluster. Under hastighetsminskningen drar generatorn ingen ström, men den måste då istället accelerera när kommande våg anländer. Detta innebär att generatorn kommer att dra mer ström, men under en kortare period. Resultaten avslöjade att det inte var någon signifikant skillnad mellan de två mellantidsstrategierna och att det var en signifikant skillnad mellan hastighetsstyrstrategierna. Resultatet visade att de två metoderna med variabel hastighet gav högre systemeffektivitet än metoden med konstant hastighet.