电动汽车四轮独立驱动技术
一、引言
内燃机汽车自20世纪初出现至今，在其自身随人类科技的进步经历了巨大的变的过程中也给人类生活和生产带来了巨大方便，为人类社会的进步做出了巨大的贡献，但其消耗日益紧缺的石油并产生大量污染物也使人类赖以生存的环境恶化。因此近年来由于环境恶化及能源紧张等问题，迫切需要开发低能耗，无污染的汽车。因此，电动汽车成为21世纪汽车技术研究的热点。
混合动力汽车与纯电动汽车是电动汽车研究的两个分支。经过近些年的发展，电动汽车技术日趋成熟，部分产品已进入商业化应用如ToyotaPrius。目前，电动汽车传动系统多数在传统内燃机汽车的传动系基础上进行一些改变，进而将电动机及电池等部件加入总布置中。这种布置难以充分发挥电动汽车的优势。为使电动汽车对传统内燃机汽车形成更大的竞争优势，设计出适合电动汽车的底盘系统势在必行。而四轮独立驱动技术则可使电动汽车底盘实现电子化，主动化，大大提高电动汽车的性能。使电动汽车与传统汽车相比具有更强的竞争力。
二、四轮独立驱动技术的特点
电动汽车四轮独立驱动系统是利用四个独立控制的电动机分别驱动汽车的四个车轮，车轮之间没有机械传动环节。其电动机与车轮之间可以是轴式联接也可以将电动机嵌入车轮成为轮式电机，车轮一般带有轮边减速器。这种驱动系统与传统汽车驱动系统相比有以下特点：
1.传动系统得到减化，整车质量大大减轻。由电动机直接驱动车轮甚至两者集成为一体。这样省掉了离合器、变速器及传动轴等传动环节，传动效率得到提高，也更便于实现机电一体化。传动系质量在汽车整车质量中占有很大比重，机械传动系的消失，使汽车很好的实现了轻量化目标。另外，由于动力传动的中间环节减少，传动系的振动及噪声得到改善。甚至在采用纯电力驱动时，可实现无声行驶。这是美国海军的"RST-V"侦察车及其新一代军用"悍马"汽车采用四轮独立驱动技术的重要原因。
2.与传统汽车相比，四轮独立驱动系统可通过电动机来完成驱动力的控制而不需要其他附件，容易实现性能更好的、成本更低的牵引力控制系统（TCS）、防抱死制动系统（ABS）及动力学控制系统（VDC）。传统汽车的TCS与ABS系统均须对发动机与制动系进行联合控制才能达到较好性能，由于机械系统的响应较慢，且受制动器，液压管路及电磁阀的延迟等因素影响，传统内燃机汽车的ABS系统与TCS系统的实际时间延迟达50～100ms。限制了TCS系统与ABS系统的性能提高，而且增加能耗。与内燃机相比，无论在加速还是减速，电动机转矩响应都非常快且容易获得其准确值，这对TCS、ABS、VDC系统来说是非常重要的。因此电动机作为ABS、TCS及VDC 系统的执行器是非常理想的。
3.对各车轮采用制动能量回收系统，则可大大提高汽车能量利用效率，且与采用单电动机驱动的电动汽车相比，其能量回收效率也获得显著增加。这对提高电动汽车续驶里程是很重要的。
4.实现汽车底盘系统的电子化、主动化。现代汽车驱动系统布置分为前驱动、后驱动或全驱动。这两种驱动型式各有优缺点，而且对汽车行驶工况的适应性也不同。如前驱动轿车在高
速转向时稳定性好，但在加速时或爬坡时，动力性受载荷转移的影响较大，而后驱动在这方面的性能优于前驱动车，而全轮驱动车的成本较高。汽车采用四轮独立驱动技术后，汽车采用前驱动、后驱动或全轮驱动可根据汽车行驶工况由控制器进行实时控制与转换。且各车轮的驱动力可根据汽车行驶状态进行实时控制，真正实现汽车的"电子主动底盘"。
三、四轮独立驱动系统的控制
（一）电动机选择与控制策略
从目前电动车行业内普遍使用情况看，主要有两种电机：高效稀土永磁有刷电机与高效稀土永磁无刷电机。
有刷电机，采用机械换向，对控制系统的技术要求较低，相对成本低于无刷电机，有刷电机的起动力矩略大于无刷电机。弱点是：寿命短、噪声大、效率低。它长期使用碳刷磨损严重，较易损坏。同时磨损产生了大量的碳粉尘，这些粉尘落下齿轮油中，使齿轮油加速干涸，电机噪声进一步增大。有刷电机使用到一年左右就需要更换内碳刷，你会发现充电一次行驶的里程不及新车买来时的三分之二，而且爬坡时动力不足，还会烧坏控制器。这是因为电机更换碳刷后，换向器也被磨出了一条凹槽，使碳刷接触面积减少，接触不良的碳刷通电后会产生火花并加快氧化换向器和铜片，导致上述不良现象。
无刷电机，以电子换向取代机械换向，技术上要优于有刷电机。由于无刷电机没有齿轮或减速装置，减少了电机磨损的不可靠性。它的效率在一定电流范围内比有刷电机效率高。无刷电机行驶起来几乎没有噪声，且寿命长达10年以上。据于两者比较，无刷电机要优于有刷电机。
对电动机的控制可控制其转速和转矩。工业应用中，电动机控制广泛应用的是转速控制，对四轮独立驱动系统来说，若控制电动机转速必然由于汽车行驶工况及道路工况的不定性而难以实现或造成轮胎磨损加剧。因为虽然由整车运动学理论容易推导出汽车转弯时理想的差速模型，但汽车所行驶的道路不平或倾斜是无法预知的。因此难以实现电动机随路面状况的准确的转速控制，所以对电动机进行转速控制是不可取的。而控制电动机的转矩（电流控制），则可实现准确的整车运动学/动力学控制。因为汽车运动学及动力学特性最终是由驱动力控制来实现的，只要准确控制各驱动电动机的转矩必能获得具有良好性能的电动汽车。此时转速随动，所以汽车可适应路面情况变化。因此对电动汽车来说，对电动机的控制须通过转矩控制来实现，通过转矩反馈构成闭环控制。
（二）驱动轮之间的差速技术
传统汽车的同一车桥的两车轮或不同车轴之间须加装差速器，否则在汽车行驶过程中会出现功率循环现象，造成功率损失。其原因在于各车轮之间是机械联接造成运动自由度（车轮转速）不足，使各驱动车轮功率出现循环。
而对于四轮独立驱动电动车来说，由于对驱动电机进行转矩控制，驱动电机的转速为随动变量，因此驱动轮转速均可将随车辆行驶状态及路面状况而自动调节，也就是说各车轮转速都是独立的。
（三）整车牵引力控制策略
汽车牵引力控制就是通过检测驱动轮滑转率，据此调节驱动力从而将车轮滑转率控制在车轮具有最大驱动力的状态。传统汽车通过检测车速、车轮转速来判定滑转率；通过控制发动机转矩及制动力或完成驱动力的调节。
对于四轮独立驱动系统来说，车轮的动力学状态完全可由电动机控制，而电动机的转矩和转速很容易检测得到。所以四轮独立驱动系统的滑转率检测及牵引力调节完全可以通过控制电动机－车轮这一子系统来完成。
（四）四轮独立驱动控制系统的控制策略
四轮独立驱动系统应保证汽车具有最佳动力性，稳定性及安全性。在该控制系统中，四个驱动电机接受来自转矩分配器的转矩电流信号给定，并实时返回电机转速/转矩信号到滑转率判定模块，依此判定车轮是否打滑，该模块产生滑转率信号给整车控制器，整车控制器同时也接受驾驶员的控制指令（车速给定，制动给定及转向信号）及整车运动学参数反馈。根据这些参数，整车控制器依一定控制逻辑，产生最佳驱动力分配值。这个值由转矩分配器转化为转矩电流信号给驱动电机，由驱动电机输出驱动转矩，驱动汽车行驶。
整车运动学参数反馈及驾驶员指令由整车运动状态控制器接受。整车运动状态控制器依汽车运动状态最佳（如动力性，稳定性及安全性）为准则产生整车驱动力值及各驱动轮驱动力分配比（实现横摆控制）。这个信号传给驱动/制动控制器，它同时接受滑转率信号，由此产生避免车轮打滑的最佳驱动力分配信号。
四、结论
驱动系统是电动汽车的重要组成部分，其布置型式与性能直接影响电动汽车的性能。牵引力控制是汽车动力性、稳定性及安全性的核心。本文论述了电动汽车四轮独立驱动系统，该系统利用四个电动机直接驱动车轮，从而使汽车牵引力及其动力学控制从传统上控制汽车动力传动系转变为更容易实现的控制电动机的动力学响应。这将使是电动汽车可以以较低的成本大大提高电动汽车牵引力控制系统（TCS）、制动防抱死系统（ABS）及汽车动力学控制（VDC）的性能，从而提高电动汽车的性价比使其更具竞争力。另外，本文提出了电动汽车四轮独立驱动系统的控制策略。
电动汽车新技术 基本结构及其工作原理 传统汽车底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成，底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶。 电动车的基本结构主要可分为三个子系统，即主能源系统（电动源）、电力驱动系统、能量管理系统。其中电力驱动系统又由电控系统、电机、机械传动系统和驱动车轮等部分组成；主能源系统又由主电源和能量管理系统构成，能量管理系统是实现电源利用控制、能量再生、协调控制等功能的关键部件。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。 电动汽车的工作原理：蓄电池——电流——电力调节器——电动机——动力传动系统——驱动汽车行驶。 纯电动汽车，相对燃油汽车而言，主要差别（异）在于四大部件，驱动电机，调速控制器、动力电池、车载充电器。 图1 电池组布置于底盘中间 能源供及系统 与内燃汽车相比，电动汽车的特点是结构灵活。内燃汽车的主要能源为汽油和柴油，而电动汽车是采用电力能源，由电动源和电动机驱动的，电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。传统内燃汽车的能量是通过钢性联轴器和转轴传递的，而电动车的能量是通过柔性的电线传输的。因此，电动汽车各部件的放置具有很大的灵活性。
传动系统 变速传动系统是电动车驱动子系统的一个重要部件，它指的是驱动电机转轴和车轮之间的机械连接部分。对于传统汽车来说，变速器是必要的部件，设计时主要考虑采用什么类型的变速器。但对于电动汽车则不同，由于驱动电动机的转矩和转速完全可以由电子控制器进行全范围的控制，因此变速系统的设计就可以有多种不同的选择。既可用传统的变速齿轮箱变速，还可以用电子驱动器控制电动机直接变速。究竟采用哪种方案，主要还应依据电动汽车的能量和经济性，也涉及到电机和控制器的设计。 为了提高电动汽车的传动效率，人们开发了电动汽车专用的电机和变速传动一体化的两速或三速自动传动桥。先进的两速电机/多速传动桥将变速齿轮组与高速异步电动机完全结合为一体，并且直接安装在电动汽车驱动轮的驱动轴上，构成重量轻、体积小、效率高、结构紧凑和成本低廉的传动系统。 动力系统 电动汽车经过近20年的快速发展，在能源动力系统方面形成了具特色的三大类动力系统结构技术特点。 纯电动汽车、油电混合动力汽车和燃料电池汽车是目前电动汽车领域的三大种类，油电混合动力汽车目前被国内外各大汽车企业最早列入产业化计划，并联混合动力和混联混合动力是被电动轿车广泛采用的主流动力系统结构。近几年，随着储能电池技术水平的飞速发展，以车载动力蓄电池提供电能驱动的纯电动汽车得到快速发展，多个电机驱动的动力分散结构的纯电动动力系统受到国内外研究机构的广泛关注。以氢和氧通过电极反应转换成电能驱动的燃料电池电动汽车，采用电-电混合动力结构，能量转换效果比内燃机高2~3倍，是未来清洁能源汽车的重要发展方向之一。 图2 多能源动力总成控制模块 底盘电子化、模块化与智能化
创新项目：四轮独立转向四轮驱动电动汽车的研制 信息调研概况表 信息调研主题了解四轮独立转向四轮驱动电动汽车的设计方案及研发现状 项目背景研究目的 设计出适合电动汽车的底盘系统，使电动汽车底盘实现电子化、 主动化，提高电动汽车性能。 研究内容 收集并分析国内外研究现状，为设计一种四轮独立转向四轮驱 动的电动汽车方案提供信息参考和数据支持。 信息收集参考书 [1]史文库主编. 现代汽车新技术. 北京市：国防工业出版社, 2011.02. [2]胡骅，宋慧主编. 电动汽车. 北京市：人民交通出版社, 2003. [3]苗丽芬主编. 青春创想曲深圳职业技术学院学生科技创新 优秀作品集. 广州市：华南理工大学出版社, 2008. [4]吴光强主编. 汽车理论. 北京市：人民交通出版社, 2007. （摘自图书信息调研结果，列举3-4个即可。） 收集到的信息类型 （必含类型）图书、期刊论文、专利、标准、网络信息；（可选 类型）其他 使用过的检索工具 人员分工 图书：期刊：专利：标准：网络信息：其他：调研结果简单总结 本次调研共收集标准**条；专利**条……根据信息调研结果，可得出初步结论：本项 目已有少量相关技术成果，但本项目方案仍存在优势，有发展空间。
信息类型图书 检索工具图书馆OPAC馆藏书目查询系统 检索式及检索结果检索项：题名关键词 检索式：电动汽车 检索结果：33条记录（如右图） （包括电动汽车原理、结构、技术、设计、测试、评价等） 检索项：题名关键词 检索式：四轮驱动 检索结果：1条记录（如右图） 信息调研详表 信息类型期刊论文 检索工具中国知网（CNKI）——期刊检索 检索式及检索结果检索项：关键词、篇名 检索式：电动汽车and(四轮转向or 全方位转向）and（四轮独立驱动or 四轮驱动） 匹配：精确 检索结果：3条记录（如右图）
电动汽车四轮独立驱动技术 第一章：绪论 1.1 引言 内燃机汽车自20世纪初出现至今，在其自身随人类科技的进步经历了巨大的变的过程中也给人类生活和生产带来了巨大方便，为人类社会的进步做出了巨大的贡献，但其消耗日益紧缺的石油并产生大量污染物也使人类赖以生存的环境恶化。因此近年来由于环境恶化及能源紧张等问题，迫切需要开发低能耗，无污染的汽车。因此，电动汽车成为21世纪汽车技术研究的热点。 混合动力汽车与纯电动汽车是电动汽车研究的两个分支。经过近些年的发展，电动汽车技术日趋成熟，部分产品已进入商业化应用如Toyota Prius。目前，电动汽车传动系统多数在传统内燃机汽车的传动系基础上进行一些改变，进而将电动机及电池等部件加入总布置中。这种布置难以充分发挥电动汽车的优势。为使电动汽车对传统内燃机汽车形成更大的竞争优势，设计出适合电动汽车的底盘系统势在必行。而四轮独立驱动技术则可使电动汽车底盘实现电子化，主动化，大大提高电动汽车的性能。使电动汽车与传统汽车相比具有更强的竞争力。 1.2 四轮独立驱动技术的特点 电动汽车四轮独立驱动系统是利用四个独立控制的电动机分别驱动 汽车的四个车轮，车轮之间没有机械传动环节。其电动机与车轮之间可以是轴式联接也可以将电动机嵌入车轮成为轮式电机，车轮一般带有轮边减速器。这种驱
动系统与传统汽车驱动系统相比有以下特点： （一）传动系统得到减化，整车质量大大减轻。由电动机直接驱动车轮甚至两者集成为一体。这样省掉了离合器、变速器及传动轴等传动环节，传动效率得到提高，也更便于实现机电一体化。传动系质量在汽车整车质量中占有很大比重，机械传动系的消失，使汽车很好的实现了轻量化目标。另外，由于动力传动的中间环节减少，传动系的振动及噪声得到改善。甚至在采用纯电力驱动时，可实现无声行驶。这是美国海军的"RST-V"侦察车及其新一代军用"悍马"汽车采用四轮独立驱动技术的重要原因。 （二）与传统汽车相比，四轮独立驱动系统可通过电动机来完成驱动力的控制而不需要其他附件，容易实现性能更好的、成本更低的牵引力控制系统（TCS）、防抱死制动系统（ABS）及动力学控制系统（VDC）。传统汽车的TCS 与ABS系统均须对发动机与制动系进行联合控制才能达到较好性能，由于机械系统的响应较慢，且受制动器，液压管路及电磁阀的延迟等因素影响，传统内燃机汽车的ABS系统与TCS系统的实际时间延迟达50～100ms。限制了TCS系统与ABS系统的性能提高，而且增加能耗。与内燃机相比，无论在加速还是减速，电动机转矩响应都非常快且容易获得其准确值，这对TCS、ABS、VDC系统来说是非常重要的。因此电动机作为ABS、TCS及VDC系统的执行器是非常理想的。 （三）对各车轮采用制动能量回收系统，则可大大提高汽车能量利用效率，且与采用单电动机驱动的电动汽车相比，其能量回收效率也获得显著增加。这对提高电动汽车续驶里程是很重要的。 （四）实现汽车底盘系统的电子化、主动化。现代汽车驱动系统布置
纯电动汽车的基本结构和原理 与燃油汽车相比，纯电动汽车的结构特点是灵活，这种灵活性源于纯电动汽车具有以下几个独特的特点。首先，纯电动汽车的能量主要是通过柔性的电线而不是通过刚性联轴器和转动轴传递的，因此，纯电动汽车各部件的布置具有很大的灵活性。其次，纯电动汽车驱动系统的布置不同，如独立的四轮驱动系统和轮毂电动机驱动系统等，会使系统结构区别很大；采用不同类型的电动机，如直流电动机和交流电动机，会影响到纯电动汽车的重量、尺寸和形状；不同类型的储能装置，如蓄电池，也会影响纯电动汽车的重量、尺寸及形状。另外，不同的能源补充装置具有不同的硬件和机构，例如，蓄电池可通过感应式和接触式的充电机充电，或者采用更换蓄电池的方式，将替换下来的蓄电池再进行集中充电。 纯电动汽车的结构主要由电力驱动控制系统、汽车底盘、车身以及各种辅助装置等部分组成。除了电力驱动控制系统，其他部分的功能及其结构组成基本与传统汽车相同，不过有些部件根据所选的驱动方式不同，已被简化或省去了。所以电力驱动控制系统既决定了整个纯电动汽车的结构组成及其性能特征，也是纯电动汽车的核心，它相当于传统汽车中的发动机与其他功能以机电一体化方式相结合，这也是区别于传统内燃机汽车的最大不同点。 1、电力驱动控制系统 电力驱动控制系统的组成与工作原理如图5.1所示，按工作原理可划分为车载电源模块、电力驱动主模块和辅助模块三大部分。 1)车载电源模块 车载电源模块主要由蓄电池电源、能源管理系统和充电控制器三部分组成。
(1)蓄电池电源。蓄电池是纯电动汽车的唯一能源，它除了供给汽车驱动行驶所需的电能外，也是供应汽车上各种辅助装置的工作电源。蓄电池在车上安装前需要通过串并联的方式组合成所要求的电压一般为12V或24V的低压电源，而电动机驱动一般要求为高压电源，并且所采用的电动机类型不同，其要求的电压等级也不同。为满足该要求，可以用多个12V 或24V的蓄电池串联成96～384V高压直流电池组，再通过DC／DC转换器供给所需的不同电压。也可按所需要求的电压等级，直接由蓄电池组合成不同电压等级的电池组，不过这样会给充电和能源管理带来相应的麻烦。另外，由于制造工艺等因素，即使同一批量的蓄电池其电解液浓度和性能也会有所差异，所以在安装电池组之前，要求对各个蓄电池进行认真的检测并记录，尽可能把性能接近的蓄电池组合成同一组，这样有利于动力电池组性能的稳定和延长使用寿命。 (2)能源管理系统。能源管理系统的主要功能是在汽车行驶中进行能源分配，协调各功能部分工作的能量管理，使有限的能量源最大限度地得到利用。能源管理系统与电力驱动主模块的中央控制单元配合在一起控制发电回馈，使在纯电动汽车降速制动和下坡滑行时进行能量回收，从而有效地利用能源，提高纯电动汽车的续程能力。能源管理系统还需与充电控制器一同控制充电。为提高蓄电池性能的稳定性和延长使用寿命，需要实时监控电源的使用情况，对蓄电池的温度、电解液浓度、蓄电池内阻、电池端电压、当前电池剩余电量、放电时间、放电电流或放电深度等蓄电池状态参数进行检测，并按蓄电池对环境温度的要求进行调温控制，通过限流控制避免蓄电池过充、放电，对有关参数进行显示和报警，其信号流向辅助模块的驾驶室显示操纵台，以便驾驶员随时掌握并配合其操作，按需要及时对蓄电池充电并进行维护保养。 (3)充电控制器。充电控制器是把电网供电制式转换为对蓄电池充电要求的制式，即把交流电转换为相应电压的直流电，并按要求控制其充电电流。充电器开始时为恒流充电阶段。
电动汽车四轮独立驱动技术 一、引言 内燃机汽车自20世纪初出现至今，在其自身随人类科技的进步经历了巨大的变的过程中也给人类生活和生产带来了巨大方便，为人类社会的进步做出了巨大的贡献，但其消耗日益紧缺的石油并产生大量污染物也使人类赖以生存的环境恶化。因此近年来由于环境恶化及能源紧张等问题，迫切需要开发低能耗，无污染的汽车。因此，电动汽车成为21世纪汽车技术研究的热点。 混合动力汽车与纯电动汽车是电动汽车研究的两个分支。经过近些年的发展，电动汽车技术日趋成熟，部分产品已进入商业化应用如ToyotaPrius。目前，电动汽车传动系统多数在传统内燃机汽车的传动系基础上进行一些改变，进而将电动机及电池等部件加入总布置中。这种布置难以充分发挥电动汽车的优势。为使电动汽车对传统内燃机汽车形成更大的竞争优势，设计出适合电动汽车的底盘系统势在必行。而四轮独立驱动技术则可使电动汽车底盘实现电子化，主动化，大大提高电动汽车的性能。使电动汽车与传统汽车相比具有更强的竞争力。 二、四轮独立驱动技术的特点 电动汽车四轮独立驱动系统是利用四个独立控制的电动机分别驱动汽车的四个车轮，车轮之间没有机械传动环节。其电动机与车轮之间可以是轴式联接也可以将电动机嵌入车轮成为轮式电机，车轮一般带有轮边减速器。这种驱动系统与传统汽车驱动系统相比有以下特点： 1.传动系统得到减化，整车质量大大减轻。由电动机直接驱动车轮甚至两者集成为一体。这样省掉了离合器、变速器及传动轴等传动环节，传动效率得到提高，也更便于实现机电一体化。传动系质量在汽车整车质量中占有很大比重，机械传动系的消失，使汽车很好的实现了轻量化目标。另外，由于动力传动的中间环节减少，传动系的振动及噪声得到改善。甚至在采用纯电力驱动时，可实现无声行驶。这是美国海军的"RST-V"侦察车及其新一代军用"悍马"汽车采用四轮独立驱动技术的重要原因。 2.与传统汽车相比，四轮独立驱动系统可通过电动机来完成驱动力的控制而不需要其他附件，容易实现性能更好的、成本更低的牵引力控制系统（TCS）、防抱死制动系统（ABS）及动力学控制系统（VDC）。传统汽车的TCS与ABS系统均须对发动机与制动系进行联合控制才能达到较好性能，由于机械系统的响应较慢，且受制动器，液压管路及电磁阀的延迟等因素影响，传统内燃机汽车的ABS系统与TCS系统的实际时间延迟达50～100ms。限制了TCS系统与ABS系统的性能提高，而且增加能耗。与内燃机相比，无论在加速还是减速，电动机转矩响应都非常快且容易获得其准确值，这对TCS、ABS、VDC系统来说是非常重要的。因此电动机作为ABS、TCS及VDC 系统的执行器是非常理想的。 3.对各车轮采用制动能量回收系统，则可大大提高汽车能量利用效率，且与采用单电动机驱动的电动汽车相比，其能量回收效率也获得显著增加。这对提高电动汽车续驶里程是很重要的。 4.实现汽车底盘系统的电子化、主动化。现代汽车驱动系统布置分为前驱动、后驱动或全驱动。这两种驱动型式各有优缺点，而且对汽车行驶工况的适应性也不同。如前驱动轿车在高
四轮驱动电动汽车驱动方式控制系统设计 摘要 作为电动汽车行业新颖的发展方向，四轮驱动电动汽车由于其理想的控制特性和良好的应用前景，受到学术和工程界的普遍关注，已经成为研究热点。首先，根据整车参数和动力性的要求，计算出电机的功率、转速等主要指标，选定轮毂式无刷直流电机型号并进行简单的动力匹配。再根据不同工况，选择适合电动汽车的驱动方式，构建四轮独立驱动电动车的驱动方式控制的系统模型。其次，根据电动汽车行驶路面的路况和所处的工况，采用一定的控制策略和驱动策略，由切换电动机的工作状态，使电动汽车既可以在不同的工况（例如启动、爬坡及转弯）选择适应的驱动方式，又可以在不同等级的路面下（例如城市路面、高速公路）选择最佳的驱动方式，即做到电动汽车的即时四驱，从而最大程度地发挥电动汽车驱动方式控制的优点。最后，本文通过建立数学模型，并利用matlab进行软件仿真，来对轮毂电机驱动力模型、整车模型以及控制策略模型这些模型进行仿真试验。以上研究表明：四轮驱动是一种理想可行的驱动方案；本文建立的仿真模型合理实用。 关键词：四轮驱动；驱动方式控制；不同工况；轮毂式无刷直流电机
DESIGN OF DRIVING FORMS CONTROL SYSTEM OF FOUR-WHEEL DRIVE ELECTRIC VEHICLE ABSTRACT The four-wheel drive(4WD) EV is one of the developing directions for further EV. Because of its perfect controlling performance and good application prospect in engineering, 4WD EV have been getting universal attention by both academicians and engineers.It also has become a research hotspot of research.Firstly,according to the requirements of the vehicle parameters and power performance,we need to calculate main indicators such as the motor power, rotational speed, and select the model for wheel-hub brushless DC motor. According to different working condition, we should choose suitable driving forms for EV, and build up the model of driving control system about four-wheel independent drive EV.Then,according to EV working condition of pavement, we need to adopt certain control strategy and drive strategy.By switching the working state of the motor, 4WD EV can not only work in different conditions (such as starting, climbing and turning) to choose adapted drive forms, but also under different levels of the road (such as urban roads, highways) to choose the best way of driving.Which achieve the real-time four-wheel drive for EV, so as to maximize the advantages of EV driving forms control.Finally,by establishing the mathematical models and using MATLAB to simulation,we can set up the simulation models for driving force models of wheel-hub motor, vehicle models and control strategy models. Above research shows that the 4WD is a kind of ideal and feasible driving form; the simulation models in this paper is reasonable and practical. Key words：Four-wheel drive;The control of driving forms;Different working conditions;Wheel brushless DC motor
第３６卷第４期ＶｂＩ３６Ｎｏ．４ 河北工业大学学报 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＨＥＢＥＩＬｒＮＩＶＥＲＳＩ下ｒＯＦ’ｒＥＣＨＮＯＬｏＧＹ ２００７年８月 Ａｕｇｕｓｔ２００７ 文章编号：１００７?２３７３（２００７）０４．００２６－０７ 四轮独立驱动电动汽车的稳定性控制及其最优动力分配法 贺鹏１，堀洋一２ （Ｉ东京大学电气系．东京都东京市１５３．８５０５：２东京大学生产技术研究所．东京都东京市１５３．８５０５） 摘要提出了一种用于四轮独立驱动的电动汽车的稳定性综合控制方法．该控制系统中的上位控制器利用前馈、 反馈协调控制的２自由度控制方法采确定使得电动汽车横向和侧向稳定运动所需的总控制量．在基于上位系统确 定的所需总控制量的前提下，下住控制器由过自由度控制法，来分配各个电马达的驱动力，从而完成最优动力分 配．通过对轮胎一电机－车辆这一于系统的控制来达到上位控制嚣所需要的稳定控制总量，采实现对车辆的侧向运 动稳定控奔Ｊ．仿真结果说明了所迷方法的有效性． 关键词电动汽车；独立驱动；稳定性控制；动力分配 中图分类号Ｕ４６９．７２文献标识码Ａ ＳｔａｂｉｌｉｔｙＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＯｐｔｉｍｕｍＦｏｒｃｅＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｆｏｒ４－ｗｈｅｅｌ－ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ—ｄｒｉｖｅｎＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ ＨＥＰｅｎ９１，ＨＯＲＩＹｏｉｃｈｉ２ （１ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｈｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｏｋｙｏ，Ｔｏｋｙ０１５３—８５０５，Ｊ＂ａｎ；２ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅ，Ｔｈｅ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｏｋｙｏ，Ｔｏｋｙｏ１５３?８５０５．Ｊｅｐａｎ） ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｃｏＢｃｅｆｅｄｗｉｔｈｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｙａｗｓｔａｂｉｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌｓｔｉａｔｅｇｙｆｏｒ４一ｗｈｅｅｌ—ｄｒｉｖｅＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ（４ＷＤ Ｅｖ）ＴｈｅｓｔｒａｔｅｇｙｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆｄｏｕｂＭｃｏｎｔｒｏｌｌｏｏｐｓ．Ｔｈｅｈｉｇｈｅｒｃｏｎｔｒｏｌｌｏｏｐ，ｗｈｉｃｈＵＳｅＳ２－ＤＯＦｃｏｎ￡Ｉ：ｏｌｍｅｌｈｏｄｔｏｓｐｅｃｉ母 ｅｏｎｔｒｏｌｅｒｉｅｃｔｏｒｓｗｈｉｃｈａＲｒｅｑｕｉｒｅｄｆｏｒｋｅｅｐｉｎｇＥＶｙａｗｓｔａｂｉｌｉｔｙＴｈｅｌｏｗｅｒｅｏｎｔｒｏｌｌｏｏｐ．ｗｈｉｃｈｉｓｕｓｅｄｔＯｄｅｔｍｍｉｎｅ ｃｏｎｔｒｏｌｉｎｐｕｔｓｆｏｒｆｏｕｒｄｒｉｖｉｎｇｍｏｔｏｒｓｂｙｏｐｔｉｍｕｍｆｏｒｃｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｂｙｏｐ－ ｔｉｍａｌｒｅｄｕｎｄａｎｃｙｃｏｎｔｒ０１．ＴｈｅｓｕｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｈａｎｄｌｉｎｇｓｔａｂｉｌＪｔｙｏｆｔｈｉｓ４ＷＤＥＶｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｐｒｏｐｏｓｅｄ ｓｔｒａｔｅｇｙ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｗｈｅｎｔｈｅＥＶｄｒｉｖｅｓｉｎａｃｎｆｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓｅｌｅｃｔｒｌｃｖｅｈｉｃｌｅ：ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｍｄｒｉｖｅ；ｙａｗｓｔａｂｉｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌ；ｆｏｒｃｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ０引言 近年来，电动汽车的驱动系统被不断的革新改进．为了能够得 到更好的操安性，侧向稳定性和更强的驱动马力，很多电动汽车采 用四轮完全制动或者驱动的模式．除此之外，传统的汽车底盘结构 也得到了变革．例如，直接把电动马达安装在电动汽车的车轮里 面，而不使用主变速箱，传动轴和差分器等零件总成，就可以直接 驱动电动车．这种马达被称为Ｉｎ．Ｗｈｅｅｌ．Ｍｏｔｏｒ．可以相互独立的控 制这些电动马达来完成电动车的制动或者驱动“’“． 图１所示的电动汽车是“东京大学三月号ＩＩ”，它的各个车轮 里面分别嵌装有驱动电马达．从车辆控制的角度来讲，一些在普通 内燃机汽车上较难实现的控制方法，可以在“东京大学－＿－：ｑ号１Ｉ” 这类结构的电动车上容易的完成．例如，ＡＢＳ，ＴＣＳｆｆｆｌＶＳＣ＇籍．图№１．“ｅ。翟誓：＝≥耄：篡嚣紊ｒ 收稿Ｅｌ期：２００６－１１－２４ 作者简介：贺鹏（１９７３一）．男（汉族），博士生 万方数据
纯电动汽车动力系统及驱动技术 一、电动汽车简介及现状 电动汽车就是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆,电动汽车可分为三种:蓄电池式纯电动车、燃料电池电动汽车与混合动力电动汽车。电动汽车历史悠久,世界上的第一辆电动汽车于1834年诞生,比1886年问世的世界上第一辆内燃机汽车还要早半个世纪。 大力发展新能源汽车从而实现世界交通及能源结构的转型已经成为当代汽车行业实现可持续发展的重要趋势。与传统燃油汽车相比,电动汽车尽管目前技术不太成熟,但凭借其能源效率高、环境污染小、能源多样化的优点已经成为汽车行业发展的必然选择,其发展也得到世界各国政府的重视与支持。 1、1 国内电动汽车发展现状 我国的电动汽车研究大约开始于上个世纪60年代,自“八五”以来,通过大量人力、物力与财力在纯电动汽车研究上的投入,正式把电动汽车的研究列入攻关计划,并在在北京、杭州等城市开展了不同形式的小规模示范运行。 2001年我国正式启动了“十五”国家高新技术研究发展计划(863),电动汽车被列入其中并投资数亿,确立了以燃料电池汽车、混合动力汽车与纯电动汽车为“三纵”,以多能源动力总成、驱动电机与动力蓄电池共性关键技术为“三横”的“三纵三横”研发布局川,具体分工如下:承担电动大客车项目的有北方车辆厂与北京理工大学,承担纯电动轿车研发的就是上海汽车、上海交通大学、天津汽车集团等。 自2009年以来,国家陆续出台《汽车产业调整振兴规划》、电动汽车“十城千辆”项目,这表明在低碳经济的政策背景下,国家对于纯电动汽车的扶持力度正在不断加大。 1、2 国外电动汽车发展现状 在电动汽车的发展进程中,各国与各地区都依据自己的国情与特点择了不同的技术路线,而处在技术领先位置的仍然就是日本、美国与欧洲,她们在电动汽车的车速、续驶里程、加速性能、动力蓄电池、基础设施等方面都有较大的优势。纯电动汽车已经在欧洲各国中拥有大量的用户,特别就是在当地政府部门。但就是由于没有成功地解决电动汽车续驶里程问题,商业化进程缓慢。各大汽车厂商发展电动汽车的热情明显不如日本与美国,所以其注意力更多地转向了其它清洁能源车的开发。下表就是国外几种电动汽车的技术指标。
电动汽车驱动控制系统设计 摘要 驱动系统是电动汽车的心脏，也是电动汽车研制的关键技术之一，它直接决定电动汽车的性能，本文根据异步电动机矢量控制理论，结合电动汽车的实际要求，研究设计基于无速度传感器矢量控制的电动汽车驱动系统。矢量控制通过坐标变换将定子电流矢量分解为转子磁场定向的两个直流分量并分别加以控制，从而实现异步电动机磁通和转矩的解耦控制，已达到直流电动机的控制效果。最后，在Matlab环境中建立了仿真系统，验证了无速度传感器矢量控制系统原理应用于电动汽车驱动系统的可行性。 关键词：电动汽车；驱动系统；异步电动机；无速度传感器矢量控制
ABSTRACT Driving system is the heart of EV and one of the key parts of the vehicle that determines the performance of the EV directly. According to the control technique、the method of induction motor drive system and based on the factual requirement of EV, the speed sensorless vector control was designed in this article. By transforming coordinate, the stator current is decomposing two DC parts which orientated as the rotator magnetic field and controlled respectively, So magnetic flux and torque are decoupled. It controls the asynchronous motor as a synchronous way. Finally, intimation system is established in the environment of Matlab to validate these control arithmetic. The system proved its enormous practical value of application. Key words: EV; Drive system; Induction motor; speed sensorless vector control
新能源电动汽车电驱动 系统 标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]
现代电动汽车电驱动系统主要由四大部分组成：驱动电机、变速器、功率变换器和控制器。驱动电机是电气驱动系统的核心，其性能和效率直接影响电动汽车的性能。驱动电机和变速器的尺寸、重量也会影响到汽车的整体效率。功率变换器和控制器则对电动汽车的安全可靠运行有很大关系。 电驱动系统的由以下几个部分组成： 1．电动汽车驱动电机 选用小型轻量的高效电机，对目前电池容量较小、续驶里程较短的电动汽车现状显得尤为重要。早期电动汽车驱动电机大部分采用他励直流电机(DCM)。直流电机驱动系统改变输入电压或电流就可以实现对其转矩的独立控制，进行平滑调速，具有良好的动态特性，并且有成本低、技术成熟等优点。但是，直流电机的绝对效率低，体积、质量大，碳刷和换向器维护量大，散热困难等缺陷，使其在现代电动汽车中应用越来越少。随着电力电子技术、大规模集成电路和计算机技术的发展以及新材料的出现和现代控制理论的应用，机电一体化的交流驱动系统显示了它的优越性，如效率高、能量密度大、驱动力大、有效的再生制动、工作可靠和几乎无需维护等，使得交流驱动系统开始越来越多地应用于电动汽车中。目前在电动汽车中，主要采用永磁同步电机(PMSM)驱动系统、开关磁阻电机(SRM)驱动系统和异步感应电机(肼)驱动系统。 永磁同步电机(PMSM)是一种高性能的电机，具有体积小、重量轻、结构简单、效率高、控制灵活的优点，在电动汽车上得到了广泛的应用，是当前电动汽车用电动机的研发热点，是异步感应电机的最有力的竞争对手。目前，由日本研制的电动汽车主要采用这种电机，如Honda公司的EV Plus、Nissan公司的Altra和Toyota公司的RAV4及Prius车型等。但是，永磁电机的磁钢价格较高，磁性能受温度振动等因素的影响，有高温退磁等问题。 开关磁阻电机(SRM)是由磁阻电机和开关电路控制器组成的机电一体化新型调速电机。开关磁阻电机工作时，依次使定子线圈中的电流导通或截止，电流变化形成的磁场吸引转子的凸出磁极从而产生转矩。开关磁阻电机结构简单，成本较低，可靠性高，起动性能和调速性能好，控制装置也比较简单。然而在实际应用中，开关磁阻电动机存在着转矩波动大、噪声大、需要位置检测器等缺点，所以目前应用开关磁阻电机的驱动系统仍然很少，主要以Chloride公司的“Lucas”电动汽车为代表。 异步感应电机(M)具有结构简单、坚固、成本低、可靠性高、转矩脉动小、噪声小、转速极限高、无需位置传感器及免维护等特点，因而在电动汽车驱动电机领域里，是应用很广泛的一种无换向器电机。近年来，由IM驱动的电动汽车几乎都采用矢量控制和直接转矩控制。美国以及欧洲研制的电动汽车多采用这种电动机。 异步电机的矢量控制调速技术也比较成熟，其电驱动系统具有良好的性能，因此被较早地应用于电动汽车，目前仍然是电动汽车驱动系统的主流产品。迄今为止，美国“Impact’’系列、“ETX．2”型，日本“Cedric"、“OTwn"、“FEV"型，德国 “T4”、“190’’型等电动汽车均采用异步感应电机。异步电机的最大缺点是驱动电路复杂，效率比永磁电机和开关磁阻电机低，特别是在轻载运行时效率更低。因此，如何进一步提高异步电机的运行效率，己经成为人们关注的重要课题。 2．变速器
几种常用电动汽车的驱动系统的比较及永磁同步电动机的相对优势 2012年1月30日 电动汽车用永磁同步电机的发展分析 彭海涛，何志伟，余海阔 (华南理工夫学电力学院，广州510640) 摘要：简要的比较了几种常用电动汽车的驱动系统，并指出了永磁同步电动机的优势。在各类驱动电机中，永磁同步电机能量密度高，效率高、体积小、惯性低、响应快，有很好的应用前景，介绍了电动车驱动用永磁同步电机的目前研究状况以及目前的研究热点和发展趋势。关键词：电动汽车；永磁同步电机；弱磁控制；控制策略；应用 中圈分类号：TM351, TM341 文献标志码：A 文章编号：1001—6848[2010)06-0078-04 O引言 电动汽车具有低噪声、零排放、高效、节能及能源多样他和综合利用等显著优点，成为各国开发的主流。电动汽车的发展有赖于技术的进步，尤其是需要进一步提高其驱动系统的性能。电动汽车对其驱动系统的要求是转矩控制能力良好，转矩密度高，运行可靠性及在整个调速范围内的效率尽可能高，从而保证车辆具有良好的动力性能和操控性，同时在车载动力电池未能取得突破的情况下，延长车辆的续驶里程。研究并开发出高水平的电机驱动控制系统，对提高我国电动汽车驱动系统水平及电动汽车的产业化具有重要意义[2]。 随着永磁材料性能的提高和成本的降低，永磁同步电动机以其高效率、高功率因数和高功率密度等优点，正逐渐成为电动汽车驱动系统的主流电机之一。 1电动汽车用电动机及驱动系统比较 电气驱动系统作为现代电动汽车的核心，主要包括：电动机、功率电子元器件及控制部分。评价电动车的电气驱动系统实质上主要就是对不同电动机及其控制方式进行比较和分析。目前正在应用或开发的电动车用电动机主要有直流电动机(DCM)、感应电动机(IM)、永磁电动机(PM)、开关磁阻电动机(SRM)网类。下面分别对几种电气驱动系统进行简要分析和说明，其总体比较见表l。 1.1直流电动机驱动系统 在电动汽车领域最早使用的就是直流电动机。直流电动机结构简单，易于控制，具有良好的电磁转矩控制特性，但是由于采用机械换向结构，维护困难，并产生火花，容易对无线电产
电动汽车四轮独立驱动技术综述 摘要：在能源与环境的双重压力下,电驱动车辆已经成为当前汽车工业的发展趋势,其中四轮独立驱动技术更是成为当前相关领域的研究热点。通过对电动汽车四轮独立驱动技术领域的关键技术的描述，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，了解和深化对电动汽车的认识。 关键词：电动汽车，驱动电机，电子差速控制，整车控制 0引言 随着能源问题的突显和人们环境保护意识的加强，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的关注。在这种大背景下，具有无污染、零排放特点的纯电动汽车被公认为是最具有发展前途的交通工具之一[1]。以驱动电机为原动机的电动汽车，在驱动形式的多样性上有较大优势。其中，把电机直接安装在轮毂上，对整车进行驱动的四驱动方式称为四轮独立驱动(Four-wheel Independent Drive)，简称4WD，因其简洁的整车结构、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和驱动防滑等突出优点，成为电动汽车发展的一个独特方向[2]。目前率先进入到商业运行的电动车辆多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的各种技术优势。随着电机技术的发展和线控技术的应用，以轮毂电机为驱动系统的底盘结构成为电动汽车新的发展方向[3]。本文通过对电动汽车四轮独立驱动技术领域的关键技术的描述，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，了解和深化对电动汽车的认识。 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的线传控制特征，使整车布置和控制系统设计具有很大的柔性，这些优势得到了各国汽车厂商和研发机构的认同并都展开了相关的研究。不过受到安全法规的限制，现在与整车安全相关的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的线控电动汽车的研究主要还是处于概念车的开发和实验室研究阶段。 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的纯电动车的开发，重点研究基于传统汽车底盘的轮毂电机电动汽车走向实用化的关键技术，如
纯电动汽车的结构分析和驱动系统性能比较 摘要 纯电动汽车驱动形式有很多种，为了选择最合适的驱动系统，我们对不同驱动系统的结构特征进行了分析，在纯电动汽车上匹配不同的驱动系统后比较其动力性；以城市驾驶循环为例建立车辆能耗模型来比较其经济性。结果显示：单电机直接驱动系统虽然最简单，但其性能最差；装配两速变速器后，动力性显著改善，汽车行驶里程增加3.6％，但自动变速的功能难以解决;采用轮毂电机驱动系统可以改善汽车的动力性，但实际行驶效率不高;而双电机耦合驱动系统可以实现高效率行驶，其行驶里程比单电机直驱增加了7.79％，并且因为其具有结构简单，行驶效率高等特点，所以适用于现在的纯电动汽车。 绪论 作为核心部件，电力驱动系统的技术水平直接制约纯电动汽车的整体性能。如今，有多种驱动系统可以使用。根据车轮驱动扭矩的动力源，驱动系统的模式可分为整体式驱动和分布式驱动。整体式驱动系统的驱动扭矩由主减速器或次级减速器或差速器来调节，主要包括单电机直驱和主副电机耦合系统。在分布式驱动中，每个驱动轮都有一个单独的驱动系统，轮毂电机驱动系统是分布式驱动的主要形式。 整体式驱动的技术相对比较成熟，但驱动力通过差速器被大致平均分配到左、右半轴，单个驱动轮的转矩在大多数车辆中不能独立地调节。因此不安装其他的传感器和控制器，我们很难对汽车的运动和动力进行控制[1]。分布式驱动近几年飞速发展，由于大多数车轮和电动机之间的机械部件被替换，因此分布式驱动系统具有结构紧凑和传动效率高的优点[2]。 为了选取最适合纯电动汽车的驱动方式，本文对不同驱动系统的结构特征和动力性经济性比较进行了比较说明。本文结构如下：第二部分为驱动系统的结构特征分析，第三部分介绍驱动系统的参数和部件性能，第四部分比较不同驱动系统的动力性，第五部分比较不同驱动系统的经济性，第六部分得出结论。 结构分析 整体式驱动 整体式驱动系统被广泛应用于各类电动车辆，其主要结构如图1所示。其中M是电动机，R是固定速比减速器，T是变速器，D是主减速器，W是车轮。图1 a是单电机直驱系统，其扭矩由主减速器调节，通常称为直驱系统。图1 b和直驱系统十分相似，除了扭矩由变速器调节。因为驱动电机的速比调节范围比内燃机的更大，所以能以较少的齿轮数目的传动来满足在任何工况下的电动汽车需求。图1 c是另外一种整体式驱动形式，其采用两个驱动电机和主减速器，其中一个电机在大多数工况下作为汽车的动力来源，另外一个电机只有在需要附加功率时才会工作。
项目名称：高性能分布式驱动电动汽车关键基础问 题研究 首席科学家：余卓平同济大学 起止年限：2010.9至2015.9 依托部门：上海市科委
二、预期目标 3.1 总体目标 本项目以分布式驱动电动汽车的节能与主动安全性能为突破点，建立基于分布式驱动电机特性的轮胎动态模型、车辆多体耦合动力学模型和动力电源—电驱动系统多场耦合动力学模型，构建分布式驱动电动汽车多体多场复杂耦合动力学系统；研究电源与电驱动系统能耗规律、车辆空气/热动力学特性及其能耗规律，提出分布式电源与能量管理系统的分析与设计理论、车身空气动力造型设计及整车结构设计方法与整车热管理方法；探索无非驱动轮工况下车辆关键动力学参数自适应辨识方法；研究复杂耦合系统能耗优化与动力学协调控制理论，创立高性能分布式驱动电动汽车设计与控制的新理论、新方法。 通过该重大基础研究项目的支持，可以培养一支以高性能分布式驱动电动汽车核心技术为研究背景的科研团队，产生一批具有国际影响力的中青年学术专家和具有自我创新能力的高水平骨干人才，提高我国汽车工业的自主研发水平，为我国电动汽车开发提供基础理论支持，推动我国汽车工业的跨越式发展。 3.2 五年预期目标 （1）理论研究成果： 揭示分布式驱动电机转矩与转速快速变化时的轮胎－路面的瞬态作用机理；揭示分布式驱动型式对电动汽车整车动力学的影响规律及多物理场 的耦合作用对分布式驱动电动汽车动力学的影响规律。 揭示电源系统在全生命周期和全工作范围内的能量效率变化规律；建立适用于分布式驱动系统的电池状态估计理论模型，提出电池状态估计方 法；揭示多样工况条件下不同拓扑结构电源与轮边电驱/制动系统能耗 内在规律，提出电源及分布式电驱/制动系统拓扑结构理论及能量管理 方法。 揭示分布式驱动电动汽车的流场规律、空气阻力形成机理，探索适应于分布式驱动结构的最佳空气动力学汽车外形特征；揭示分布式驱动电动 汽车在轮边驱动单元区域的特殊流动及传热规律，探索适应于该区域的 特有的气动外型特征和热管理途径。 初步建立起高性能分布式驱动电动汽车多源信息融合的车辆状态估计与参数辨识方法及技术体系，并在路面特征参数辨识方法以及车辆行驶状 态参数估计的自适应方法方面取得突破。 建立适用于分布式电驱动模式的汽车驱动/制动控制的理论，阐明分布式驱动电动汽车能量管理与汽车动力学控制间的作用关系，形成分布式驱 动电动汽车复杂耦合系统能量管理与动力学协调控制理论。 （2）技术创新与应用成果： 建立轮胎高频动态模型及多物理场耦合作用下分布式驱动电动汽车复杂多体系统动力学模型，提出分布式驱动电动汽车复杂耦合动力学建模 方法。
电动汽车基本结构
电动汽车的结构 电动汽车的组成包括：电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。 1. 电源 电源为电动汽车的驱动电动机提供电能，电动机将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。目前，电动汽车上应用最广泛的电源是铅酸蓄电池，但随着电动汽车技术的发展，铅酸蓄电池由于比能量较低，充电速度较慢，寿命较短，逐渐被其他蓄电池所取代。正在发展的电源主要有钠硫电池、镍镉电池、锂电池、燃料电池、飞轮电池等，这些新型电源的应用，为电动汽车的发展开辟了广阔的前景。 2. 驱动电动机 驱动电动机的作用是将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。目前电动汽车上广泛采用直流串激电动机，这种电机具有"软"的机械特性，与汽车的行驶特性非常相符。但直流电动机由于存在换向火花，比功率较小、效率较低，维护保养工作量大，随着电机技术和电机控制技术的发展，势必逐渐被直流无刷电动机（BCDM）、开关磁阻电动机（SRM）和交流异步电动机所取代。 3. 电动机调速控制装置
电动机调速控制装置是为电动汽车的变速和方向变换等设置的，其作用是控制电动机的电压或电流，完成电动机的驱动转矩和旋转方向的控制。 早期的电动汽车上，直流电动机的调速采用串接电阻或改变电动机磁场线圈的匝数来实现。因其调速是有级的，且会产生附加的能量消耗或使用电动机的结构复杂，现在已很少采用。目前电动汽车上应用较广泛的是晶闸管斩波调速，通过均匀地改变电动机的端电压，控制电动机的电流，来实现电动机的无级调速。在电子电力技术的不断发展中，它也逐渐被其他电力晶体管（入GTO、MOSFET、BTR及IGBT等）斩波调速装置所取代。从技术的发展来看，伴随着新型驱动电机的应用，电动汽车的调速控制转变为直流逆变技术的应用，将成为必然的趋势。 在驱动电动机的旋向变换控制中，直流电动机依靠接触器改变电枢或磁场的电流方向，实现电动机的旋向变换，这使得孔子哈电路复杂、可靠性降低。当采用交流异步电动机驱动时，电动机转向的改变只需变换磁场三相电流的相序即可，可使控制电路简化。此外，采用交流电动机及其变频调速控制技术，使电动汽车的制动能量回收控制更加方便，控制电路更加简单。 4. 传动装置 电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传给汽车的驱动轴，当采用电动轮驱动时，传动装置的多数部件常常可以忽略。因为电动机可以带负载启动，所以电动汽车上无需传统内燃机汽车的离合器。因为驱动电机的旋向可以通过电路控制实现变换，所以电动汽车无需内燃机汽车变速器中的倒档。当采用电动机无级调速控制时，电动汽车可以忽略传统汽车的变速