分布式驱动电动汽车驱动控制技术研究现状与发展

图 １ 分 布 式 驱 动 电 动 汽 车 的 结 构 框 图
轮边电机驱动是电机通过减速机构将动力由传动 轴 传 递 给 驱 动 轮 ,由 于 万 向 节 的 存 在 ,可 以 将 传 动 轴 倾 斜 布 置 ,这 样 就 可 以 将 电 机 及 减 速 机 构 安 装 于 车 架 上 . 因 此 ,电 机 和 减 速 机 构 的 质 量 均 为 簧 载 质 量 ,从 而 有 利 于提高汽车的平顺性.但该类形式的结构不够紧凑, 而且由于减速机构的存在将会导致一部分机械功率的 损 失 . 但 是 ,也 正 因 为 该 减 速 机 构 的 存 在 ,使 其 驱 动 系 统中可以选用较高转 速 的 电 机,由 于 高 转 速 电 机 的 质
分布式驱动形式可根据驱动电机的安装位置分为轮 边电机驱动和轮毂电机驱动,其结构示意如图１所示.
量和体积相对较小,将 有 利 于 空 间 布 置 和 提 高 汽 车 的 动力性.
图２为轮毂电机 驱 动 结 构 框 图,是 将 电 机 直 接 安 装 在 驱 动 轮 内 或 者 驱 动 轮 附 近 ,具 有 驱 动 传 动 链 短 、传 动效率高、结构紧 凑 等 突 出 优 点. 电 动 机 是 汽 车 信 息 单 元 ,同 样 也 是 快 速 反 应 的 控 制 执 行 单 元 ,通 过 独 立 控 制 电 动 机 驱/制 动 转 矩 容 易 实 现 多 种 动 力 学 控 制 功 能 . 同时采用轮毂电机可 以 独 立 控 制 驱 动 轮 转 矩,其 操 纵 稳定性高;在结构上 取 消 了 传 统 变 速 箱、离 合 器、差 速 器、传动轴、车桥等动 力 传 动 部 件,大 幅 降 低 了 整 车 重 量;在传动控制上,轮 毂 电 机 缩 短 了 动 力 传 递 路 径,提 高了动力系统的传动 效 率;并 且 轮 毂 电 机 可 独 立 控 制 每个车轮的驱动模式 和 制 动 模 式,有 利 于 优 化 能 量 分 配 策 略 ,降 低 驱 动 模 式 下 的 能 量 消 耗 ,提 升 整 车 制 动 能 量 回 收 效 果 ,从 而 大 幅 降 低 整 车 电 耗 .
第 ６ 期 (总 第 ２１１ 期 ) ２０１８ 年 １２ 月
机械工程与自动化 MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMA１３(２０１８)０６Ｇ０２２０Ｇ０３
No．６ Dec．
分 布 式 驱 动 电 动 汽 车 驱 动 控 制 技 术 研 究 现 状 与 发 展 ������
图 ２ 轮 毂 电 机 驱 动 结 构 框 图
１．２ 分 布 式 电 动 汽 车 的 优 势 分布式驱动电动汽车较传统集中驱动式电动汽车
或四轮驱动车辆而言,最 大 的 区 别 在 于 其 各 个 车 轮 可 以实现单独驱动或采用回馈制动方式进行单独制动,
������国家科技部火炬计划资助项目 (２０１２GH５３０７１６) 收 稿 日 期 :２０１８Ｇ０４Ｇ２５; 修 订 日 期 :２０１８Ｇ１０Ｇ２５ 作者简介:程航 (１９９１Ｇ),男,江苏连云港人,在读硕士研究生,研究方向:新能源电动汽车.
０ 引 言 在环境污染和能 源 危 机 的 双 重 压 力 下,发 展 电 动
汽车技术成为解决这两个问题的有效方法之一.分布 式驱动电动汽车作为全新形式的电动车辆具有独特动 力系统和传动系统,相 比 集 中 式 驱 动 电 动 汽 车 其 各 驱 动轮转矩独立可控,这 为 车 辆 底 盘 动 力 学 控 制 带 来 了 巨大优势.对分布式驱动电动汽车驱动控制技术的研 究,有助于充分发挥 分 布 式 驱 动 电 动 汽 车 转 矩 独 立 控 制 的 优 势 ,提 高 整 车 的 稳 定 性 、安 全 性 和 平 顺 性 . １ 分 布 式 驱 动 电 动 汽 车 １．１ 分 布 式 驱 动 电 动 汽 车 的 结 构
(２)便 于 实 现 最 优 的 驱/制 动 力 分 配 方 式. 由 于 分布式驱动电动汽车 各 车 轮 转 矩 可 以 单 独 控 制,因 而 可以综合考虑路面 工 况、电 机 状 态、电 池 状 态、驾 驶 员 驾 驶 意 图 等 信 息 ,计 算 得 到 最 优 的 驱/制 动 力 矩 并 施 加 到各车轮,以实现 对 车 辆 动 力 学 特 性 的 改 善. 各 车 轮 可 以 进 行 差 异 化 精 细 控 制 ,以 适 应 不 同 的 路 面 工 况 ,从 而在满足整车动力学 需 求 的 前 提 下,实 现 各 车 轮 的 最 优化控制.
程 航,单金良,史扬杰,李 磊,王凯强
(扬州大学 机械工程学院,江苏 扬州 ２２５１２７)
摘要:主要叙述了分布式驱动电动汽车的主要结构及其具有的优势,在此基础上对电子差速、横向稳定控 制、多目标协调集成控制等驱动技术的研究现状作出了相关阐述,并对分布式驱动电动汽车驱动控制技术目 前的研究热点、存在的问题及发展趋势进行了分析. 关键词:分布式驱动;电动汽车;驱动控制;控制方法 中 图 分 类 号 :U４６９������７２ 文 献 标 识 码 :A
２０１８年第６期 程航,等:分布式驱动电动汽车驱动控制技术研究现状与发展
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搭载线控液压制动系统的分布式驱动车辆可以进一步 实现液压制动方式的单独制动.与传统动力总成的车 辆 相 比 ,分 布 式 驱 动 电 动 车 具 有 如 下 优 势 :
(１)便于实现精 确 的 车 辆 主 动 安 全 控 制.传 统 的 车辆主动安全控制通常采用驱动或制动一个或多个车 轮的方式进行,通过改变轮胎与地面的相互作用来影响 整车的受力状况,从而改善车辆的动力学特性.分布式 驱动车辆多采用轮毂电机或轮边电机作为动力来源,同 时电机在制动过程中又可以通过提供回馈制动力矩回 收动能,实现制动的效果.电机作为执行器具有控制精 度高、响应时 间 快、转 矩 转 速 精 确 的 特 点,在 驱/制 动 控 制中,由于车辆 受 力 状 况 可 以 通 过 电 机 反 馈 获 知,因 此 车辆动力学状态估计变得更为准确及时.同时,通过改 变电机的驱动力和回馈制动力,可以快速地对车辆进行 干预,从而提高了干预的时效性和准确性.