轮毂电机分布式驱动控制 系统关键技术
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2019中国电动汽车驱动与控制技术论坛
轮毂电机分布式驱动控制 系统关键技术
浙江大学 能源工程学院 动力机械及车辆工程研究所
分布式驱动是电驱动未来发展趋势
集
电驱动系统集成化发展趋势
成
度
标准化动力底盘
轮毂驱动系统 电机+电控+ 减速机集成驱
动单元
物理集成（过渡）
分体式驱动 单元
趋势
电驱动系统的集成
驱动与制动系统的智能化集成
成功参展“2017年北京国际道路运输、 城市公交车辆及零部件展览会”
应用海格G-ECO智慧节能系统，采用E-Traction双轮毂 电机及浙大设计的分布式驱动控制及驱动防滑策略， 研发出能耗小、效率高、动力足的电动城市客车。
各车企推出的分布式驱动概念车
丰田 ME.WE 及 FCV Plus （ 2013年，四轮毂电机）
奔驰SLS AMG电动版 （ 2013年，四轮边电机）
保时捷 Mission E （ 2015年，前后轴两电机）
蔚来 EP9 （ 2016年，四轮边电机）
2018日内瓦车展的分布式驱动电动车
捷豹I-PACE（量产）
Tesla 驱动方式
单电机集中式驱动：特斯拉 Model S 85, Model S P85
双电机前后分布式驱动：特斯拉 Model S P85D, Model S P100D
比亚迪 K9 驱动方式
双电机分布式后驱, 12米电动客车， 最高车速62km/h， 续驶里程250km，
量产
轮边电机减速驱动， 最大功率 90kW×2， 最大扭矩 500Nm×2， 电池电压540V，324kWh
一种适用于电动汽车的动力 匹配方法，
专利号ZL201310541827.9， 授权日2015年4月29日
分布式驱动控制技术应用实例
ZJUEVG与苏州金龙合作研发的采用两轮毂电机驱动的电动客车
E-Taction 轮毂电机
分布式驱动控制技术应用实例
ZJUEVG与苏州金龙合作研发的采用两 轮毂电机驱动的电动客车
油门信号 刹车信号 方向盘转角
转矩
分布 式驱
转速
动控 转矩
制器
转速
ZJUEVG设计了多种模块，控制算法灵活多样，可 根据企业实际需求，选择配备不同算法模块
基于横摆力矩控制的基本驱动力分配+多目标优化+驱动防滑 + 多轮协调控制
驱动力分配—基于稳定性目标的分配方式
稳定性目标函数
约束
驱动力分配—基于经济性目标的分配方式
通讯架构搭建
CAN通讯网络
方向盘转角传感器
分布式驱动控制器
横摆角速度传感器
软件编写
数据接收程序
C源自文库N报文解析程序
驱动力控制程序
数据记录程序
数据可视化监控界面1
数据发送程序
数据可视化监控界面2
试验分析
方向盘转角
总驱动力
横摆角速 度
各轮驱动力矩
质心侧偏角
车速
车辆过度转向，期望横摆力矩方向与横摆角速度方向相反，以抑 制 过度转向趋势，各轮驱动力输出符合实际
分布式驱动控制技术应用实例
ZJUEVG自主研发的轮毂四驱电动汽车“新火2号”
一种用于电动汽车的轮式驱 动分层控制系统及方法， 专利号ZL201310328508.X，
授权日2015年4月29日
一种用于电动汽车的后轮独 立驱动控制系统及方法， 专利号ZL201410091170.5，
授权日2015年9月16日
前轮驱动力矩 后轮驱动力矩
四轮驱动力矩
1、两侧车轮能实现力矩分配； 2、力矩分配根据车辆的转向特性进行； 3、前轮由于存在转向角，因此力矩分配
和后轮不同，但总体趋势相同； 4、力矩分配以整车的总驱动力矩为基础，
对整车动力性影响较小。
快速控制原型试验平台
1.前期各程序编写 2.试验时实现监控
功能
试验时运行 试验时与外部 控制程序 进行数据交换
分布式驱动乘用车的技术瓶颈
分布式驱动电动汽车为 什么首先在公交客车上
实现量产？
轮毂电机已安装在了欧洲国家的十
几辆公交客车上运营
1. 行驶工况较为简单
2.
车速不高
采用两轮边电机的比亚迪 K9电动公交 车，已经出口欧美几十个国家，在国
内杭州等多个城市运营
复杂工况下 分布式驱动电动汽车的
动力学控制， 是分布式乘用车能否量产化的 关键技术瓶颈，不可回避。
什么是分布式驱动控制？
独立驱动源个数：
>1
独立驱动源种类： 内燃机，电机（轮毂电机、轮边 电机、中置电机），……
执行 轮毂电机、轮边电机…… 器
方向盘转角传感器、
横摆角速度传感器、 传感
……
器
分布式 驱动控 制系统 组成
控制 分布式驱动控制器 器
分布式四驱控制系统结构
转矩
转速
横摆 角速 度传 感器
底盘标准化集成
传统单驱动源集中式驱动
多驱动源分布式驱动优势
1、节省底盘空间，使车辆 的载荷分布能更加灵活。
2、提高传动效率，减少了 传动系统带来的能量损耗。
3分、布提式高驱车动辆控动制力性，轻松 实现全时四驱、前驱、后驱 等多种驱动形式。
4、提高车辆稳定性，各电 机转矩独立可控、响应快， 通过协调控制各电机实现稳 定性控制。
四电机综合运行效率
电机效率MAP图
约束
故障诊断+失效控制
电机软性故障失效控制
电机硬性故障失效控制
基于驾驶员意图分析的分布式驱动控制
基于横摆力矩控制的电制动力分配
分布式驱动与ESC融合设计方案
利用车联网技术实现智能交通环境下 最优分布式四驱控制
基于分布式驱动控制的 智能车道维持系统
稳定性目标分配方式仿真分析
I-PACE在前后轴上各配有两个电机，以此实现四驱功能。 最大续航里程500km； 最大功率为400Ps； 最大扭矩为696Nm； 0-96km/h加速时间为4.5s。
2018日内瓦车展的分布式驱动电动车
奥迪
e-tron quattro
保时捷
Mission e Cross Turismo
搭载前后两台电机，全 时四驱。综合最大功率 可以达到300kw，峰值 扭矩为664Nm，百公里 加速只要5.7s，续航里 程可以超过400km。与 保时捷Mission e车系 同平台。
搭载前后两台电机， 全时四驱。最大输出 功率为440kW，百公里 加速时间为3.5s，最 大续航里程为500km。 与奥迪e-tron车系同 平台。
大众
I.D. Vizzion
搭载前后两台电机， 全时四驱。最大功率 为225kW，最大续航里 程为665km。基于MEB 大众的纯电动平台， 所以很多东西都围绕 着电动车的三电进行 设计。首先一大优势 就是释放了不少空间。
轮毂电机分布式驱动控制 系统关键技术
浙江大学 能源工程学院 动力机械及车辆工程研究所
分布式驱动是电驱动未来发展趋势
集
电驱动系统集成化发展趋势
成
度
标准化动力底盘
轮毂驱动系统 电机+电控+ 减速机集成驱
动单元
物理集成（过渡）
分体式驱动 单元
趋势
电驱动系统的集成
驱动与制动系统的智能化集成
成功参展“2017年北京国际道路运输、 城市公交车辆及零部件展览会”
应用海格G-ECO智慧节能系统，采用E-Traction双轮毂 电机及浙大设计的分布式驱动控制及驱动防滑策略， 研发出能耗小、效率高、动力足的电动城市客车。
各车企推出的分布式驱动概念车
丰田 ME.WE 及 FCV Plus （ 2013年，四轮毂电机）
奔驰SLS AMG电动版 （ 2013年，四轮边电机）
保时捷 Mission E （ 2015年，前后轴两电机）
蔚来 EP9 （ 2016年，四轮边电机）
2018日内瓦车展的分布式驱动电动车
捷豹I-PACE（量产）
Tesla 驱动方式
单电机集中式驱动：特斯拉 Model S 85, Model S P85
双电机前后分布式驱动：特斯拉 Model S P85D, Model S P100D
比亚迪 K9 驱动方式
双电机分布式后驱, 12米电动客车， 最高车速62km/h， 续驶里程250km，
量产
轮边电机减速驱动， 最大功率 90kW×2， 最大扭矩 500Nm×2， 电池电压540V，324kWh
一种适用于电动汽车的动力 匹配方法，
专利号ZL201310541827.9， 授权日2015年4月29日
分布式驱动控制技术应用实例
ZJUEVG与苏州金龙合作研发的采用两轮毂电机驱动的电动客车
E-Taction 轮毂电机
分布式驱动控制技术应用实例
ZJUEVG与苏州金龙合作研发的采用两 轮毂电机驱动的电动客车
油门信号 刹车信号 方向盘转角
转矩
分布 式驱
转速
动控 转矩
制器
转速
ZJUEVG设计了多种模块，控制算法灵活多样，可 根据企业实际需求，选择配备不同算法模块
基于横摆力矩控制的基本驱动力分配+多目标优化+驱动防滑 + 多轮协调控制
驱动力分配—基于稳定性目标的分配方式
稳定性目标函数
约束
驱动力分配—基于经济性目标的分配方式
通讯架构搭建
CAN通讯网络
方向盘转角传感器
分布式驱动控制器
横摆角速度传感器
软件编写
数据接收程序
C源自文库N报文解析程序
驱动力控制程序
数据记录程序
数据可视化监控界面1
数据发送程序
数据可视化监控界面2
试验分析
方向盘转角
总驱动力
横摆角速 度
各轮驱动力矩
质心侧偏角
车速
车辆过度转向，期望横摆力矩方向与横摆角速度方向相反，以抑 制 过度转向趋势，各轮驱动力输出符合实际
分布式驱动控制技术应用实例
ZJUEVG自主研发的轮毂四驱电动汽车“新火2号”
一种用于电动汽车的轮式驱 动分层控制系统及方法， 专利号ZL201310328508.X，
授权日2015年4月29日
一种用于电动汽车的后轮独 立驱动控制系统及方法， 专利号ZL201410091170.5，
授权日2015年9月16日
前轮驱动力矩 后轮驱动力矩
四轮驱动力矩
1、两侧车轮能实现力矩分配； 2、力矩分配根据车辆的转向特性进行； 3、前轮由于存在转向角，因此力矩分配
和后轮不同，但总体趋势相同； 4、力矩分配以整车的总驱动力矩为基础，
对整车动力性影响较小。
快速控制原型试验平台
1.前期各程序编写 2.试验时实现监控
功能
试验时运行 试验时与外部 控制程序 进行数据交换
分布式驱动乘用车的技术瓶颈
分布式驱动电动汽车为 什么首先在公交客车上
实现量产？
轮毂电机已安装在了欧洲国家的十
几辆公交客车上运营
1. 行驶工况较为简单
2.
车速不高
采用两轮边电机的比亚迪 K9电动公交 车，已经出口欧美几十个国家，在国
内杭州等多个城市运营
复杂工况下 分布式驱动电动汽车的
动力学控制， 是分布式乘用车能否量产化的 关键技术瓶颈，不可回避。
什么是分布式驱动控制？
独立驱动源个数：
>1
独立驱动源种类： 内燃机，电机（轮毂电机、轮边 电机、中置电机），……
执行 轮毂电机、轮边电机…… 器
方向盘转角传感器、
横摆角速度传感器、 传感
……
器
分布式 驱动控 制系统 组成
控制 分布式驱动控制器 器
分布式四驱控制系统结构
转矩
转速
横摆 角速 度传 感器
底盘标准化集成
传统单驱动源集中式驱动
多驱动源分布式驱动优势
1、节省底盘空间，使车辆 的载荷分布能更加灵活。
2、提高传动效率，减少了 传动系统带来的能量损耗。
3分、布提式高驱车动辆控动制力性，轻松 实现全时四驱、前驱、后驱 等多种驱动形式。
4、提高车辆稳定性，各电 机转矩独立可控、响应快， 通过协调控制各电机实现稳 定性控制。
四电机综合运行效率
电机效率MAP图
约束
故障诊断+失效控制
电机软性故障失效控制
电机硬性故障失效控制
基于驾驶员意图分析的分布式驱动控制
基于横摆力矩控制的电制动力分配
分布式驱动与ESC融合设计方案
利用车联网技术实现智能交通环境下 最优分布式四驱控制
基于分布式驱动控制的 智能车道维持系统
稳定性目标分配方式仿真分析
I-PACE在前后轴上各配有两个电机，以此实现四驱功能。 最大续航里程500km； 最大功率为400Ps； 最大扭矩为696Nm； 0-96km/h加速时间为4.5s。
2018日内瓦车展的分布式驱动电动车
奥迪
e-tron quattro
保时捷
Mission e Cross Turismo
搭载前后两台电机，全 时四驱。综合最大功率 可以达到300kw，峰值 扭矩为664Nm，百公里 加速只要5.7s，续航里 程可以超过400km。与 保时捷Mission e车系 同平台。
搭载前后两台电机， 全时四驱。最大输出 功率为440kW，百公里 加速时间为3.5s，最 大续航里程为500km。 与奥迪e-tron车系同 平台。
大众
I.D. Vizzion
搭载前后两台电机， 全时四驱。最大功率 为225kW，最大续航里 程为665km。基于MEB 大众的纯电动平台， 所以很多东西都围绕 着电动车的三电进行 设计。首先一大优势 就是释放了不少空间。