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电机与控制学报第１１卷
１引言
伴随着日益严重的大气污染和能源危机，传统
交通工具（汽车）的可持续发展面临越来越严峻的
形势，电动车（ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ简称ＥＶ）是解决上述
问题的有效途径，得到了越来越广泛的研究与发
展¨’２Ｊ。对于电机驱动控制系统，大部分电动车采
用驱动电机与减速器相连再带动车轮的方式，通过
被电机驱动的两个内外车轮的速度差实现差速。车
轮的速度计算必须通过对一系列减速器的减速比计
算，才能得到和电机转速之间的关系。这种复杂的计算方法对于电动车丧失了电子控制的实时性，如果电机转速和车轮转速能够保持实时一致，电子差速的功能就可以得到最好的体现。。
所谓电子差速（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＳｙｓｔｅｍ，简称ＥＤＳ）是完全采用电控方式控制各个车轮的转速，使车轮以不同速度转动。为了提高电动车运行的速度和效率，同时基于能量传递效率和车体空间限制等考虑，近年来采用无刷直流轮毂电机四轮独立驱动式电动车已经成为研究热点口山Ｊ。轮毂电机彻底改变了汽车传统的驱动方式，电动机安装在车轮的轮毂内，电机的转子为外转子，输出转矩直接传输到车轮，舍弃了传统的离合器、减速器、传动桥、差速器等机械部件，使整车重量减轻，降低了机械传动损耗，并具有灵活的行驶特性口胡Ｊ。
本文所设计的电动车利用位移传感器提供模拟信号输入，驾驶者通过方向盘、加速踏板、制动踏板提供起动、加减速、转向、制动、停车等外部指令，指令经过位移传感器转换为模拟电信号输入控制器。因此，本文电动车取消了以往汽车电子转向系统中的转向电机，直接使用无刷直流轮毂电机提供转向动力，是一种全新的电子转向方案。在已经设计完成的电动车原理样车基础上，针对电子差速问题进行研究，设计了一套完整的电机驱动和电子差速控制器，借以提高车辆的操纵性和稳定性能。
２电子差速方法分析
电子差速的方法是通过驾驶者输入信号，控制器改变车轮速度实现转向，如图１所示。方向盘的转动轴底部直接连接一个误差为０．５％的位移传感器，该传感器的位移范围是（ｏ～２００）ｍｍ，模拟电压输出范围为（０～５）Ｖ，作为电子差速转向系统的指令输入。
２．１转向原理
四轮电子差速需要对４个轮毂电机同时进行速
１．方向盘２．转轴３．转向节４．转向横拉杆５．万向节６．轮毂电机图１电子差速的转向枧构控制器
Ｆｉｇ．１ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒｏｆｔｕｒｎｉｎｇｆｏｒＥＤＳ
度控制和差速计算，是一个复杂的控制系统。硬件结构包括方向盘、位移传感器、控制器、４个轮毂电机、每个电机的转子位置传感器。图２为电子差速转向总体控制框图。
左前轮毂电机右前轮毂电机
——上一．ｉｌ方向盘转角ｌＩ广＿』一
转子位置ＩＬ——Ｔ＿—＿Ｊｌ转子位置
掣｝医翩Ｉ峰壁翌
左前轮毂电机
转子位置
传感器
右前轮毂电机
图２电子差速转向总体控制框图
Ｆｉｇ．２ＢｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｆｏｒＥＤＳ
电子差速转向系统通过调整电机转速。改变车轮的转速实现差速转向。当电动车需要转向时，转向的内侧车轮速度小于外侧车轮速度。由于内外轮侧的速度差异，相同时间内，内侧车轮驶过的距离较小，外侧车轮驶过的距离较大，车体必然向内侧偏转，从而实现转向。具体转向过程如下：首先将方向盘的角度输出转换成控制系统可以接收的模拟信号，在执行转向之前，定义方向盘的角度输出与模拟量之间的关系；然后对模拟信号的变化范围进行分析，经过计算即可得到不同的方向盘位置与转向时各个车轮转速的分配；内外侧车轮产生速度差异，实现转向。
２．２速度与转矩分析
电子差速系统的输入装置为方向盘，且通过一
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四轮毂电机电动车的电子差速控制方法
作者：周勇， 李声晋， 田海波， 方宗德， 周奇勋， ZHOU Yong， LI Sheng-jin， TIAN Hai-bo， FANG Zong-de， ZHOU Qi-xun
作者单位：周勇,ZHOU Yong(西北工业大学,航空学院,陕西,西安,710072)， 李声晋,田海波,方宗德,周奇勋,LI Sheng-jin,TIAN Hai-bo,FANG Zong-de,ZHOU Qi-xun(西北工业大学,机电学院,陕
西,西安,710072)
刊名：
电机与控制学报
英文刊名：ELECTRIC MACHINES AND CONTROL
年，卷(期)：2007,11(5)
被引用次数：2次
参考文献(11条)
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