电动汽车四轮独立驱动技术综述
电动汽车四轮独立驱动技术综述摘要:在能源与环境得双重压力下，电驱动车辆已经成为当前汽车工业得发展趋势，其中四轮独立驱动技术更就是成为当前相关领域得研究热点.通过对电动汽车四轮独立驱动技术领域得关键技术得描述，如电动轮驱动电机及驱动系统、电子差速控制技术、整车控制技术进行分析,了解与深化对电动汽车得认识。
关键词:电动汽车,驱动电机，电子差速控制,整车控制０引言随着能源问题得突显与人们环境保护意识得加强,混合动力汽车(HＥV)、燃料电池汽车（FＣＥV）、纯电动汽车(EV）等新能源汽车已经开始受到越来越多得关注.在这种大背景下,具有无污染、零排放特点得纯电动汽车被公认为就是最具有发展前途得交通工具之一[1].以驱动电机为原动机得电动汽车，在驱动形式得多样性上有较大优势。
其中,把电机直接安装在轮毂上,对整车进行驱动得四驱动方式称为四轮独立驱动(Ｆoｕｒ—wheeｌIｎdｅpenｄent Drivｅ），简称4WD，因其简洁得整车结构、高效传动、以及能借助微控制器实时控制技术直接控制各电动轮实现差速转向与驱动防滑等突出优点，成为电动汽车发展得一个独特方向［２］。
目前率先进入到商业运行得电动车辆多就是在传统内燃机汽车底盘结构上进行改造,以中置电机取代发动机作为车辆动力源。
由于机械传动系统结构未发生改变，这种形式电动车辆难以充分发挥电机驱动应有得各种技术优势。
随着电机技术得发展与线控技术得应用,以轮毂电机为驱动系统得底盘结构成为电动汽车新得发展方向[3］。
本文通过对电动汽车四轮独立驱动技术领域得关键技术得描述，如电动轮驱动电机及驱动系统、电子差速控制技术、整车控制技术,了解与深化对电动汽车得认识.1国内外研究现状１、1国外电动汽车研究现状轮毂电机车辆平台自身具有得线传控制特征,使整车布置与控制系统设计具有很大得柔性,这些优势得到了各国汽车厂商与研发机构得认同并都展开了相关得研究.不过受到安全法规得限制,现在与整车安全相关得线控技术还无法应用到量产车型当中。
因此，目前对基于轮毂电机平台得线控电动汽车得研究主要还就是处于概念车得开发与实验室研究阶段。
丰田汽车公司从上世纪九十年代末开始进行轮毂电机驱动得纯电动车得开发,重点研究基于传统汽车底盘得轮毂电机电动汽车走向实用化得关键技术，如传统悬架、转向与制动系统等如何改进设计，以适应轮毂电机在车轮上得安装，全新结构得轮毂电机电动汽车得车体结构设计等[4]。
日本Nissaｎ公司分别于20０3年、２００７年与2010年分别推出了Ｐivo １、Piｖo２、Ｐiｖo3三款概念电动汽车。
Pｉｖｏ1搭载Niｓｓan自研得高性能锂电池组与电机驱动系统,Pｉvo1具有卓越得可操作性，驾驶舱能够180度旋转，驾驶方便且非常适合城市驾驶。
Pivｏ２与Pivｏ3型都借用了第一代得设计理念，不过采用了更加超前得技术。
整车采用全线控技术，以四轮轮毂电机为驱动系统，转向系统采用 4 轮独立轮拱设计，具备可实现全新移动模式得“变形系统”。
相比Ｐivo２型，Pivo3还加入了取代后视镜得电子监控系统与日产“自动代客泊车”(Automａtｅd Ｖalet Parking）系统。
Pivo３一旦停在指定得充电位置上将自动开始充电。
美国通用汽车公司２003年开发了轮毂电机后轮驱动得雪弗兰轻型电动汽车，在2005年北美国际汽车展上又展出新一代轮毂电机驱动得氢燃料电池电动汽车Ｓｅquel,由于驱动电机实时精确控制四个车轮扭矩，进一步提高车辆得稳定性与牵引性能，且有制动能量回收功能[5］.东京大学Horｉ教授所领导得实验室Hoｒi教授所领导得实验室先后开发了“UＯT Eｌeｃtrｉc Ｍarｃh"与“UOT ElectｒｉｃMaｒch IＩ”两种轮毂电机电动车[4，6］。
其中利用轮毂电机力矩响应快速精确、易获得驱动力矩与可单独控制每个车轮驱动力得特点,采用传统转向与悬架系统，实现了四轮独立驱动/制动控制。
东京农工大学永井正夫教授所领导得实验室开发了轮毂电机驱动得NOVE Ｌ-I与NOVEL-Ⅱ微型电动汽车,重点研究了基于模型匹配控制理论得ＤYC 控制策略与线控转向(SBW)得操纵稳定性控制策略[7]。
1、2 国内线控电动车辆研究现状随着国家在“863”计划在电动汽车重大课题中得推进,国内几个主要得汽车厂商与高校都已经对电动汽车得关键技术展开了深入研究。
不过受技术储备不足限制,汽车厂商得研究重点集中在混合动力与中置式纯电动汽车得开发上.对于轮毂电机平台得线控车辆得研究，目前得研发力量主要集中在各大高校中。
同济大学较早展开相关研究,于20０2年、2003年、20０４年相继推出了春晖一号、春晖二号、春晖三号,它们就是四轮驱动燃料电池微型电动汽车，具有斜行，原地转向,四轮转向功能。
基于该平台，同济大学重点研究了四轮驱动电动汽车得状态、轮胎侧偏刚度与路面附着系数估算方法［8］。
基于这些估计方法对传统转向与悬架结构得电动汽车进行驱动/制动得ＬＱＲ与WＬS控制以提高车辆得稳定性与电机工作效率,达到节能得目得[9］。
清华大学四轮独立驱动电动车研究主要从提高稳定性与改善机动性得目标出发，对全轮纵向力进行优化分配，提高了直接横摆力矩控制下得路面附着潜力与横摆响应速度,并研究基于电机节能策略得四轮独立电驱动车辆驱动力分配方法,通过优化保证正常驱动状态下整车具有最佳得经济性能[10］。
吉林大学研究了四轮独立驱动电动汽车转弯驱动工况下转矩协调控制方法,改善了车辆得操纵稳定性，并研究利用差动驱动进行助力转向,以提高转向轻便性与路感［11］。
上海交通大学提出基于滑模控制得四轮驱动电动汽车稳定性控制方法，侧偏角与横摆角速度联合控制策略能够将质心侧偏角控制在稳定范围内，并能很好跟踪车辆得期望横摆角速度[12]。
燕山大学提出了四轮独立驱动电动车等转矩与等功率驱动力分配策略。
武汉理工大学等提出得电动轮驱动电动车得驱动力R—v 控制策略能够提高汽车操纵性,并有节能得效果［１3].哈尔滨工业大学、上海电驱动等在轮毂电机与电驱动轮开发与产品化方面做了大量研究工作[１４]。
综合上述得研究概况可以瞧出，国外对线控电动车辆得研究得益于汽车厂商得参与与其雄厚得电控技术基础支撑，目前在工程化实现与可靠性上已经取得了一定得成果。
而国内得研究起步相对较晚，现在主要还处于实验室研究阶段,只有少部分高校结合自身研究需要搭建了试验样车。
2电动轮驱动电机及驱动系统电机及驱动系统就是电动汽车动力系统得核心.它由电动机、功率变换器与电子控制器构成。
车载电机驱动系统要求运行效率高，启动转矩大,过载能力强，冷却性好,调速范围宽，转速高,体积小，质量小等特性。
另外，还有动态制动性能强与能量回馈性能,能在恒转矩与恒功率区工作等要求。
车用电动机主要有直流电机（Direｃt Cｕrreｎt Motor，DCM）、感应电机（IｎdｕctｉoｎMotor，ＩM)、永磁无刷直流电机（Brｕshleｓs DC Motor，BLDＣM）、正弦波永磁同步电机(Pｅrmａnet MagnｅｔＳyｎchromous,PＭＳM) 与开关磁阻电动机（Swｉtchｅd Reluntance Ｍotor，SRM)五种类型［1５]。
目前交流感应电机得主要优点就是价格较低、效率高、重量轻,但启动转矩小.永磁同步电机得主要优点就是效率可以比交流感应电机高6个百分点,但价格较贵，永磁材料一般仅耐热１20℃以下。
开关磁阻电机结构较新,优点就是结构简单、可靠、成本较低、起动性能好，没有大得冲击电流,它兼有交流感应电机变频调速与直流电机调速得优点，缺点就是噪声较大。
DCM结构简单、技术成熟、成本低，具有交流电动机所不可比拟得优良电磁转矩控制特性.所以直到20世纪80年代中期，仍就是国内外电动汽车用电机得主要研发对象。
但DＣM电刷与换向器使得维护性增加,限制转速提高，并且体积与重量较大,应用日益减少，目前仅在一些场地车、旅游观光车与高尔夫球车上使用。
DCM一般采用PＷM脉宽调制控制方式,其驱动电路相对简单，根据不同需求可设计成可逆与不可逆系统.ＩM也就是较早用于电动汽车驱动得一种电机,它得调速控制技术比较成熟，具有结构简单、体积小、质量小、成本低、运行可靠、转矩脉动小、噪声低、转速极限高与不用位置传感器等优点.其控制技术主要有V／F控制、转差频率控制、矢量控制(Vector Cｏntroｌ,VＣ)与直接转矩控制（Ｄirect TｏrqｕeＣｏntr ｏｌ，DTC)。
永磁同步电机按其反电动势不同分为方波得BLＤＣM与正弦波ＰMSM。
它们都具有较高得功率密度，其控制方式与感应电机基本相同,因此在电动汽车上得到了广泛得应用,就是当前电动汽车用电动机得研发热点.BLDＣM系统不需要绝对位置传感器，一般采用霍尔元件或增量式码盘，也可以通过检测反电动势波形换相。
PＭＳＭ系统需要绝对式码盘或旋转变压器等转子位置传感器,这类电机具有较高得能量密度与效率,其体积小、惯性低、响应快，非常适应于电动汽车得驱动系统，有极好得应用前景。
目前日本研制得电动汽车主要采用这种电机.SＲM具有简单可靠、可在较宽转速与转矩范围内高效运行，控制灵活、可４象限运行、响应速度快与成本较低等优点。
实际应用发现，SRＭ存在着转矩波动大、噪声大、需要位置检测器等缺点,所以应用受到了限制.３电子差速控制技术根据汽车行驶运动学,以及运行中得车轮、道路及它们之间得相互物理作用可知，汽车在行驶过程中，左右车轮在同一时间内所滚过得行程往往就是不相等得.例如，汽车在转弯时,为满足运动学得要求，汽车外侧车轮得行程始终长于内侧得行程。
此外，即使汽车直线行驶,也会由于左右车轮在同一时间内所滚过得路面情况得不同,或由于左右车轮轮胎气压、轮胎负荷、胎面磨损程度得不同,以及制造误差导致左右车轮外径不等或滚动半径不等，从而左右两车轮行程不等。
在上述各种状态下，如采用单－驱动轴将动力传递给左右车轮,则会由于左右车轮得转速相等而行程不同得运动学矛盾，必然引发某一驱动车轮得滑转或滑移，其结果除了会使轮胎过早磨损、无益地消耗功率及使驱动轮轴超载等外,而且，还会因不能按所要求得瞬时中心转向而使操纵性发生变化。
同时，由于车轮与路面间,尤其在转弯时若有大得滑移或滑转，则易使汽车在转向时失去抗侧滑得能力而使稳定性变化。
因此,为了消除由于左右车轮在运动学上得不协调而产生得这些弊病,传统汽车左右车轮间装有机械差速器，从而保证了汽车驱动桥两侧车轮在行程不等时,具有不同旋转速度得可能性,使之满足汽车行驶运动学得规律性得要求。
图1低速行驶时ACＫＥRＭAＮN与ＪEANTAND模型相对于机械差速器,电子差速有很多得优越性.电子差速系统仅仅在需要转向时电机才有功率输出,它省去了传递效率低得机械传动，节省了能源。
电动车驱动电机及其控制技术综述
电动车驱动电机及其控制技术综述摘要：简述了电动车驱动系统及特点，在此基础上全面分析并比较了电动车要紧电气驱动系统，着重介绍了一种深埋式永磁同步电动机及其操纵系统，最后简要概述了电动车电气驱动系统的进展方向。
1 概述电动车是一种安全、经济、清洁的绿色交通工具，不仅在能源、环境方面有其特殊的优越性与竞争力，而且能够更方便地使用现代操纵技术实现其机电一体化的目标，因而具有广阔的进展前景。
现有电动车大致能够分为下列几个要紧部分：蓄电池、电池管理、充电系统、驱动系统、整车管理系统及车体等。
驱动系统为电动车提供所需的动力，负责将电能转换成机械能。
不管何种电动车的驱动系统，均具有基本相同的结构，都能够分成能源供给子系统、电气驱动子系统、机械传动子系统三部分，其中电气驱动子系统是电动车的心脏，要紧包含电动机、功率电子元器件及操纵部分。
如图1所示。
其中，电动车驱动系统均具有相同或者相似的功能模块，如图2所示。
2 电动车电气驱动系统比较电动机的类型对电气驱动系统与电动车整体性能影响非常大，评价电动车的电气驱动系统实质上要紧就是对不一致电动机及其操纵方式进行比较与分析。
目前正在应用或者开发的电动车电动机要紧有直流电动机、感应电动机、永磁无刷电动机、开关磁阻电动机四类。
由这四类电动机所构成的驱动系统，其总体比较如下表所示。
电动车电气驱动系统用电动机比较表下面分别对这几种电气驱动系统进行较为全面地分析与阐述。
2.1 直流驱动系统直流电动机结构简单，具有优良的电磁转矩操纵特性，因此直到20世纪80年代中期，它仍是国内外的要紧研发对象。
而且，目前国内用于电动车的绝大多数是直流驱动系统。
但普通直流电动机的机械换向结构易产生电火花，不宜在多尘、潮湿、易燃易爆环境中使用，其换向器保护困难，很难向大容量、高速度进展。
此外，电火花产生的电磁干扰，对高度电子化的电动汽车来说将是致命的。
此外，直流电动机价格高、体积与重量大。
随着操纵理论与电力电子技术的进展，直流驱动系统与其它驱动系统相比，已大大处于劣势。
电动汽车轮毂电机技术
电动汽车轮毂电机技术电动汽车轮毂电机技术是指将电动机直接集成在车辆轮毂中以驱动车辆的一种技术。
相比传统的中央电机和驱动轴传动方式，轮毂电机技术具有更高的效率、更好的控制性能和更灵活的布局等优点。
本文将从其原理、特点、应用、发展趋势等方面进行阐述。
一、轮毂电机技术的原理和特点轮毂电机技术是利用电动机直接集成在车辆轮毂中，通过专门设计的电动机驱动轮毂转动，从而实现车辆的驱动。
与传统的中央电机和驱动轴传动方式相比，轮毂电机技术具有以下特点：1.效率高：轮毂电机技术可以实现电机直接驱动轮毂转动，消除了传统传动系统中的传动损耗，提高了能量的利用效率。
2.控制性能好：轮毂电机技术的电机控制系统可以根据不同需要实现精确的转矩和速度控制，提高了车辆的操纵性和驾驶的舒适性。
3.布局灵活：轮毂电机技术的电机集成在车辆轮毂中，车辆结构更加紧凑简洁，空间利用率更高，还可以实现前后轴独立驱动，提高了车辆的稳定性和操控性。
二、轮毂电机技术的应用轮毂电机技术在电动汽车领域具有广泛的应用前景。
主要有以下几个方面：1.提高车辆性能：轮毂电机技术可以实现对每个轮毂的精确驱动控制，提高了车辆的动力性能和操纵性能，提高了车辆行驶的平稳性和舒适性。
2.提高能量利用效率：轮毂电机技术消除了传统传动系统中的传动损耗，提高了能量的利用效率，延长了纯电动汽车的续航里程。
3.提高安全性能：轮毂电机技术实现了前后轴独立驱动，可以根据路况和行驶状态对每个轮子进行独立驱动控制，提高了车辆的稳定性和操控性，提高了行车的安全性。
4.降低车辆成本：轮毂电机技术简化了传统传动系统的结构，减少了传动部件和零部件的使用，降低了车辆制造成本，提高了制造工艺的简化和生产效率。
三、轮毂电机技术的发展趋势随着电动汽车市场的快速发展，轮毂电机技术也得到了广泛的关注和应用。
未来轮毂电机技术的发展趋势主要包括以下几个方面：1.高性能：轮毂电机技术将进一步优化电机的设计和控制算法，提高驱动系统的效率和性能，提供更高的功率和扭矩输出，满足更高的动力需求。
四轮独立转向电动汽车转向控制方法
四轮独立转向电动汽车转向控制方法马雷;贡士娇;李斌;汪林;于悦【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2015(037)009【摘要】本文中对四轮独立转向电动汽车的转向控制方法进行研究.首先,基于前轮转向车辆的理想横摆角速度模型,建立四轮独立转向2自由度动力学模型.接着,以四轮侧偏角之和绝对值最小化作为优化目标函数,以质心侧偏角为零和理想横摆角速度作为约束条件,采用线型优化算法求解系统前馈控制器.再以轮胎侧偏角和横摆转矩为输入建立线性控制模型,运用最优区域极点配置方法设计反馈控制器.最后,建立人-车-路闭环仿真系统,分别进行双移线道路仿真实验和对开路面上的行驶仿真实验.结果表明,控制器能根据路面附着情况分配各轮转角,保证车辆跟踪理想状态.实车双移线实验进一步验证了控制器对车辆理想状态良好的跟踪精度.【总页数】7页(P1029-1034,1046)【作者】马雷;贡士娇;李斌;汪林;于悦【作者单位】燕山大学车辆与能源学院,秦皇岛066004;燕山大学车辆与能源学院,秦皇岛066004;交通运输部公路科学研究院智能交通技术交通行业重点实验室,北京100088;交通运输部公路科学研究院智能交通技术交通行业重点实验室,北京100088;燕山大学车辆与能源学院,秦皇岛066004【正文语种】中文【相关文献】1.四轮独立驱动轮毂式电动汽车转向控制策略研究 [J], 柴健;李旭宇;陈刚;陈鹏飞;潘丽娟2.四轮独立驱动电动汽车转向稳定性的横摆力矩控制 [J], 刘阳;谢金法3.考虑驾驶员特性的四轮独立驱动电动汽车转向控制研究 [J], 李刚;李高超;韩海兰;宗长富4.四轮独立驱动电动汽车转向稳定控制 [J], 于树友;李文博;刘艺;陈虹5.独立驱动电动汽车转向稳定性控制方法研究 [J], 郭烈;许林娜;孙大川因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
商用车电驱桥发展现状综述
商用车电驱桥发展现状综述摘要：伴随国内双碳目标的建立，发展新能源汽车已经上升为国家战略，电驱桥可作为新能源商用车传动系统的主要技术路线。
首先，本文阐述了当前主要的三种电驱桥形式：中央集中电驱桥、轮边分布式电驱桥和轮毂电机电驱桥，详细介绍了三种电驱桥的特点及主要厂家；进一步，阐述了三种电驱桥的优缺点，并对电驱桥的发展趋势和技术革新方向做了深入的研究；最后，总结了商用车各种电驱桥的特点，并预测未来发展的主流技术路线。
关键字：商用车电驱桥分类优缺点发展方向1研究背景中国商用车正在进入新的发展阶段，全球商用车都在追求低碳转型，我国更是提出了“2030年碳达峰、2060年碳中和”的双碳目标，发展新能源汽车已经上升为坚定不移的国家战略。
在此背景下，商用车行业涌现出了换电、氢能内燃机、增程混、燃料电池、甲醇等多条新型技术路线，对于身处行业的车企而言，是机遇更是挑战，商用车的电动化和智能化，是一场关于科技的革命[1]。
基于以上背景，开发新能源商用车电驱桥将是商用车传统企业未来转型发展的重要方向，因此，将电驱动桥作为未来电新能源动力总成的发展的目标，逐渐成为各大企业重点争夺的战略制高点。
2电驱桥的分类(a)中央集中电驱桥（b）轮边驱动电驱桥（c）轮毂电机电驱桥图1 电驱桥分类电驱桥由传统车桥衍变而来，起着承受负载、降低转速、增大扭矩、保证两侧车轮差速、以及制动功能，电驱桥作为一种电动化时代的新产物，代替了传统汽车的发动机+变速器+车桥的组合，通过集成电机、电控和减速机，即电驱桥“三合一”结构，实现了车辆的动力输出、传递和制动等功能。
随着国内外碳中和碳达峰要求以及汽车行业电动化、智能化和无人化的总体发展趋势，新能源汽车的迅猛发展，形成了不同技术路线是电驱桥结构，主要可分为中央集中电驱桥见图1（a）、分布式轮边电驱桥见图1（b）和轮毂电机电驱桥见图1（c）[2]，具体见下文：2.1集成式中央电机电驱桥按照动力输出轴可将电驱桥分为平行轴式电驱、桥垂直轴式电驱桥和同轴式电驱桥；按照差速器类型又可分为机械差速器和电子差速器；按照电机数量又分为单电机和双电机驱动桥。
基于再生制动的四轮毂电机独立驱动电动汽车差速转向控制研究
Ｄ ｏ ｎ ｇ Ｚ ｈ ｕ ｒ ｏ ｎ ｇ ， Ｈｅ Ｐ ｉ ｎ ｇ ， Ｌ ｉ ａ ｎ ｇ Ｓ ｏ ｎ ｇ ｆ ｅ ｎ ｇ ， Ｑ ｉ ｕ Ｈ ａ ｏ
．
设计 ． 计算 ． 研究 ．
基 于再 生制动 的四轮 毂电机独立驱动 电动汽 车差速转 向控制研 究 ★
董 铸 荣 贺 萍 梁松 峰 邱 浩
（ 深圳 职业技 术学 院 ）
【 摘要 】 以全轮转向的四轮毂电机独立驱动 电动汽车为对象 ， 研究利用再 生制动进行差速转 向控制问题 。 即利用
２ 差 速 转 向原 理 及 转 向运 动 学 分 析
差速 转 向是 通过驾 驶者输 入转 向信号 ．控制 器 改 变左 、 右车轮 的速度 ， 通过 两边 车轮速度 不 同实现
转向 车轮 的速度控 制和差 速计算 是一个 复杂 的控
车 传统 的驱 动方 式 ． 电动机 安装在 车轮 轮毂 内 ． 电机
再 生 制 动方 式 控 制 电 动汽 车各 个 车 轮 以不 同速 度 转 动 ． 在 达 到转 向 目的 的 同 时 回收 制 动 能量 在 已经设 计 完 成 的 电
动 汽 车 样 车基 础 上 ． 设 计 了 一 套 电机 驱 动 和 基 于 再 生 制 动 的 双 阀值 追踪 差 速 转 向控 制 方 案 ． 并 通 过 实 车 试 验 验 证 了
ｈ ｕ ｂ ｍ ｏ ｔ ｏ ｒ ｄ ｉ ｒ ｖ ｅ ｎ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｒ ｃ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ａ ｓ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ． Ａ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｄ ｉ ｒ ｖ ｅ ｎ ａ ｎ ｄ ｂ ｉ ｖ ａ ｌ ｖ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｓ ｔ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ
四轮独立驱动电动汽车车速估计研究
第９期 ２０１３年９月
机械设计与制造
Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ８３
四轮独立驱动电动汽车车速估计研究 宗新怡 ，李刚１，２邓伟文 （１．吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室，吉林长春１３００２５；２．辽宁工业大学汽车与交通工程学院，辽宁锦州１２１００１）
摘要：针对四轮独立驱动电动汽车四轮转矩易于获得的特点，基于无轨卡尔曼滤波（ｕＫＦ）理论设计了四轮独立驱动 电动汽车纵向车速和侧向车速估计算法。该算法利用纵向加速度、侧向加速度和横摆角速度等低成本传感器测量信 号，采用带有ＨＳＲＩ轮胎的具有纵向、侧向和横摆运动的非线性三自由度估算模型，安现对四轮独立驱动电动汽车的纵 向车速、侧向车速的实时估算。仿真实验结果表明：算法能够准确估算四轮独立驱动电动汽车纵向车速和侧向车速。 关键词：四轮独立驱动；电动汽车；车速估计；ＵＫＦ 中图分类号：ＴＨ１６；Ｕ４６９．７２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—３９９７（２０１３）０９—００８３—０３
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｆｏｕｒ－Ｗｈｅｅｌ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｄｒｉｖｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ ＺＯＮＧ Ｘｉｎ－ｙｉ ，ＬＩ Ｇａｎｇ ，ＤＥＮＧ Ｗｅｉ－ｗｅｎ （１．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｌｉｎ Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００２５，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ａｎｄ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｊｉｎｚｈｏｕ １２１００１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ／ｏｕｒ ｗｈｅｅｌ ｔｏｒｑｕｅ ｉｓ ｅａｓｙ ｔＯ ｇｅｔ ｉｎ ｔｈｅ ｆｏｕｒ－－ｗｈｅｅｌ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｄｒｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ Ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ Ｕｎｓｃｅｎｔｅｄ Ｋａｌｍａｎ Ｆｉｌｔｅｒ（ＵＫＦ）．Ｔｈｅ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｍａｄｅ ＵＳｅ ｏｆ ｔｈｅ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｌａｔｅｒａｌ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｙａｗ ｒａｔｅ ｓｉｇｎａｌｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｂｙ ｌｏｗ ｃｏｓｔ ｓｅｌ￣ｏｒｓ．３一ＤＯＦ ｖｅｈｉｃｌｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＨＳＲＩ ｔｉｒｅ ｍｏｄｅｌ ｃ ｕｓｅｄ．Ｔｈｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ Ｗａｓ ｖｅｒｉｆｅｄ ｂｙ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ ｌａｔｅｒａｌ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｗｅｒｅ ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ；Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ；ＵＫＦ
四轮独立电驱动车辆全轮纵向力优化分配方法
ISSN 1000-0054CN 11-2223/N 清华大学学报(自然科学版)J T singh ua Un iv (Sci &Tech ),2009年第49卷第5期2009,V o l.49,N o.5w 25http://qhx bw.chinajo 四轮独立电驱动车辆全轮纵向力优化分配方法邹广才1,2, 罗禹贡1, 李克强1(1.清华大学汽车安全与节能国家重点实验室,北京100084;2.北京汽车研究总院,北京100176)收稿日期:2008-06-20基金项目:国家“八六三”高技术项目(2006AA11Z217)作者简介:邹广才(1979—),男(汉),吉林,博士研究生。
通讯联系人:李克强,教授,E -mail :likq @tsin ghua .edu .cn摘 要:为了充分发挥四轮独立电驱动型式在直接横摆力矩控制系统中对改善车辆动力学性能的优势,提出了一种新的全轮纵向力优化分配方法。
基于四轮独立驱动特点建立了侧重提高稳定性和侧重改善机动性的两种目标函数,分别用于降低整车路面附着负荷和降低整车横摆响应滞后。
综合直接横摆力矩需求、地面附着及电机驱动限制得出全轮纵向力优化分配的约束条件。
基于模糊理论设计了以车辆质心侧偏角为变量的权重函数,并对约束优化两种目标函数得出的纵向力分配值进行实时动态调整。
该方法进一步提高了车辆在直接横摆力矩控制下的整车路面附着潜力并改善横摆响应速度,提升了车辆稳定性和机动性。
关键词:四轮独立电驱动;直接横摆力矩控制;优化分配;电动汽车中图分类号:U 27文献标识码:A文章编号:1000-0054(2009)05-0111-05Tire longitudinal forces optimizationdistribution for independent 4WD EVZO U G uangcai 1,2,LUO Yugong 1,LI Keqian g 1(1.State Key Laboratory of Automotive Safety and Energy ,T s inghua University ,Beij ing 100084,China ;2.Beijing Automotive Technology Center ,Beij ing 100176,China )Abstract :A tire lon gitudinal forces op tim ization distribution meth od w as developed to take fu ll advantage of the four w heel in dependen t electr ic drive chas sis wh en DYC work ing.Bas ed on the ch aracteristics of fou r w heel independent electric drive chass is,tw o kinds of target indexes wh ich respectively took EV s tability and EV maneu verability as top-priority w ere d esig ned.One aimed to increase the vehicle grip margin and th e other aimed to qu icken the veh icle yaw respons e.Th ese tw o target indexes w ere respectively cons trained optimized under th e con straining conditions w hich were ded uced w ith DYC requir ement and the limit of r oad adhesion and the motor traction ab ility.T he fu zzy w eighting us ing th e s ide slip an gle w as designed to dynam ically regulate the optimization res ults to increase th e vehicle-road adhes ion potential and decreas e the veh icle yaw m otion delay.Key words :four wh eel in dependent electric drive;direct yawmoment control;optimization distribu tion ;electricvehicle四轮独立电驱动底盘可在满足整车控制要求的同时灵活分配各车轮纵向力,结合电机转矩响应快速准确易控的优势,进一步改善车辆在直接横摆力矩控制(direct yaw mo ment co ntrol ,DYC )作用下的动力学性能,具有很高的研究和应用价值。
来自电动车的技术惊喜
当然 ，还有 一 些性 能 出 色的 四驱 系 统 能够 实 现传 动 力 在前 轮与 后 轮 的动 态分
的综 合情 况进 行 判断分 配 ，可 以轻 松实 现前 后 ０ ：１ ∞ 的动 力输 出相 互转 换 。
这样 的 设计 同时 减轻 了 车身 的 重量 ，根据 奥 迪官 方 的数 据 ，Ｒ ８ ｅ － ｔ ｒ ｏ ｎ的 总重 量比 ２ ０ １ ２款 Ｖ ｌ ０版 本 的普 通 Ｒ ８还 要轻上 许 多 １ ６ ５公 斤 。
而 宝马 做 到这 一点 并不 容 易 ，几 乎 所有 轿车 系列 都将 电瓶 从 车头 挪到 了 后备 箱 内 ，而 除 Ｘ系列 的车 型外 ，宝 马轿 车车 内都 没 有存 放蟹 胎 ，因 为加上 备 胎 ，就
会破 坏 ５ ０ ： ５ ０的 完美 比例 。
在宝马之外，中置发动机的车型也是出于这样的考虑，为了增加车辆的操控性
能 ，不得 不将 车身 上最 重 的部 分— —发 动机 ，放 到 车身 的 中部 ，以 平衡 重量 分 配 。这就 使得 这些 车型 不 得不牺 牲 掉后 排 的空 间 ，只能 允许 双 人乘 坐 ．同时 还 不得不 忍 受背 后发 动机散 发 的热量 炙烤 和 噪音轰 鸣 。
不过电动车之上 ，配重的问题便很好解决 ，由于缺少了发动机 ，变速方面可 由
当 然 ，这还 不 是 四驱 系 统 的全 部 ，很 多越 野 性能 出色 的 四驱 车在 前 桥 、后桥 分 别配 备 了差 速 锁 ，以 便在 单 侧或 者 多个 车 轮打 滑 时 ，剩 余 的轮 胎 能够 获 得
充足 的动 力分 配 。
以 奥迪 的 Ｒ ８ ｅ － Ｔ ｒ ｏ ｎ电 动 车为 例 ，整车 的 四驱 系 统相 较普 通 的 Ｒ ８省 略了 中 间
电动汽车电机驱动技术ppt课件
6.2 电动汽车驱动电机
一、电流电枢绕组基本知识
作用：电枢绕组——功率绕组。当电枢绕组在磁场中旋转时将感 应电势，当电枢绕组中流通电流时，电流和气隙磁场相互作用将 产生电磁转矩。通过电枢绕组直流电机进行电功率和机械功率的 转换。 特点：直流绕组是闭合绕组。每个元件的两端点分别连接在两换 向片上，每个换向片连接两个元件，各元件依一定规律依次连接， 形成闭合回路。
行业PPT模板：/hangye/ PPT素材下载：/sucai/ PPT图表下载：/tubiao/ PPT教程： /powerpoint/ Excel教程：/excel/ PPT课件下载：/kejian/ 试卷下载：/shiti/ PPT论坛：
35
矢量控制
由于异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多 变量系统。上世纪60年代末由达姆斯塔特工业大学（TU Darmstadt） 的K.Hasse提出矢量控制。在70年代初由西门子工程师F.Blaschke在布 伦瑞克工业大学(TU Braunschweig)发表的博士论文中提出三相电机磁 场定向控制方法，通过异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩控 制问题。矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子 电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电 流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。
Ia
Ea U
n
他励式发电机
I RL
28
6.2 电动汽车驱动电机
If Rf
Ia I
Ea
U
并励式电动机
并励： 励磁绕组与电枢绕组并联
I
R fC U
If
Ia n
Ea
串励式电动机
串励： 励磁绕组与电枢绕组串联
四轮独立驱动电动汽车驱动防滑实车试验
按照上述试验方案， 在只有右前轮驱动的情况 下测量重力沿坡分量， 试验车保持静止时右前轮力
图 ６ 各轮载荷测量
图 ７ 路面附着系数测量
图 ８ 低附着系数路面加速试验
—４—
湖北汽车工业学院学报
２００８ 年 ３ 月
驱动防滑时发生滑转的时间段内， 有驱动防滑时车
速增加明显较快， 取第 １ｓ 到第 ２ｓ 的速度值进行如
除试验用车外， 试验过程中还用到了一些仪器 设备及材料， 主要是数据采集系统、传感器和低附 着系数路面。
数 据 采 集 系 统 使 用 ｄＳＰＡＣＥ 系 统 ， 其 中 硬 件 采 用 便 于 随 车 携 带 的 ＭｉｃｒｏＡｕｔｏｂｏｘ， 如 图 ３ 所 示 ， 它 是 德 国 ｄＳＰＡＣＥ 公 司 为 方 便 实 车 的 各 种实验而专门开发的一套硬件系统， 可以当作 原型控制器使用， 亦可与其系统硬件配合， 做 数据采集用。
第 ２２ 卷 第 １ 期
杜志强等： 四轮独立驱动电动汽车驱动防滑实车试验
—３—
光电编码器 轮毂电机
图 ３ ｄＳＰＡＣＥ 硬件系统— ——ＭｉｃｒｏＡｕｔｏｂｏｘ
图 ４ 轮速传感器安装位置图
图 ５ 低附着系数模拟路面
４ 试验方案
考虑到实车试验与计算机仿真和实验室台架
试验的不同， 同时为了达到试验目的， 利于对试验 结果进行分析和评价， 特按照如下方案进行试验。
第 ２２ 卷 第 １ 期
杜志强等： 四轮独立驱动电动汽车驱动防滑实车试验
—５—
由此求得此时附着力 Ｆｘ＝６５８．３Ｎ， 附着率为
!＝
６５８．３Ｎ （１４３＋１１４）ｋｇ×９．８Ｎ／ｋｇ
实验过程中需要采集各轮的转矩和转速信号 用于控制和结果分析， 其中转矩由各轮毂电机的电 流信号给出， 转速信号利用安装在各个车轮上的分 辨率为每转 ２５００ 脉冲的增量式光电编码器测得， 如图 ４ 所示。