2016轮毂电机驱动车辆动力学控制

轮毂电机驱动车辆的差速控制模型研究一、电子差速原理介绍传统意思上的电子差速的基础是线控转向系统，主要指基于四轮线控转向技术的电子差速功能。

电子差速是一种全新概念的汽车电子转向系统。

它取消了差速器等机械结构，只是接收转向控制指令，使用电子线路控制转向时内外车轮之间的速度差，实现转向。

电子差速控制系统，完全摆脱了传统转向系统的各种限制，不但可以自由设计汽车转向的力传递特性，而且可以设计汽车转向的角传递特性，给汽车转向特性的设计带来无限的空间，是汽车转向系统的重大革新。

(1)动力控制的硬件连接改为软连接形式，通过电子线控技术，实现各电动轮从零到最大速度的无级变速和各电动轮间的差速要求，从而省略了传统汽车转向所需的机械式操纵换档装置、离合器、变速器、机械差速器等部件，既方便了操作又使底架结构大为简化，使整车总布置和车身造型设计的自由度大大增加。

(2)可以自由设计汽车转向的力传递特性和角传递特性，给汽车转向特性的设计带来无限的空间。

(3)容易实现各电动轮的电气制动、机电复合制动和能量回馈制动，节约能源。

本文主要研究的是前轮仍采用传统转向结构，而后轮采用轮毂电机驱动的情况，主要目的是实现后轮的电子差速功能，以配合驾驶员通过转向系统输入的转向信号，实现转向功能，避免后轮轮胎过渡磨损，保证整车的操控性能。

因为仅在后轮使用轮毂电机，其控制方法与四轮都采用轮毂电机会有所不同，最显著特点是四轮轮毂电机可以直接通过线控转向系统中的转角信号计算出理论上需要的差速量，并通过对四轮的转速控制实现，但是仅在后轮使用轮毂电机，转向信号从方向盘输入，很难直接通过方向盘信号计算出准确的后轮需要的差速量，需要全新的控制策略。

这就是本文所主要研究的内容。

二、电动机原理及数学模型1、轮毂电机驱动系统的特点轮毂电机驱动系统作为一种新兴的电机驱动方式，其布置非常灵活，可以根据车辆驱动方式分别布置在电动汽车的两前轮、两后轮或四个车轮的轮毂中。

与内燃机汽车和其他驱动型式的电动汽车相比，轮毂电机驱动式电动汽车在动力源配置、底盘结构等方面有其独特的技术特征和优势，具体体现在以下几方面：①动力控制由硬连接改为软连接型式，通过电子线控技术，实现各电动轮从零到最大速度的无级变速和各电动轮间的差速控制，省略了传统汽车所需的机械式操纵换档装置、离合器、变速器、传动轴和机械差速器等，使得驱动系统和整车结构简洁、有效利用空间大、传动效率提高。

基于轮毂电机的多轮驱动电动车控制系统设计作者：李健来源：《中国科技博览》2015年第35期[摘要]随着环境污染和石油等天热气资源的不断减少，电动汽车已经成为当前汽车领域研究的一个重要课题，利用轮毂电机驱动的电动汽车已经不在受传统燃油汽车结构的约束，相比之下，具有更高效能、车身结构简单，驱动方式多样的优良性能。

使用电能的电动机驱动的电动汽车实现了真正的“零污染”，凭借电动轮驱动设备的电动汽车已经是一种新兴的电动车驱动形式，其直接将电机安装在车轮的轮毂当中，省去了传统汽车离合器、变速箱、减速器等汽车原件，大大简化了汽车结构，提高传动效率的同时节约了制作成本，因而电动汽车成为未来汽车重点研究发展的方向[1]。

[关键词]电动汽车；轮毂电机；系统控制中图分类号：U469.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）35-0027-02一、电动汽车驱动方式和轮毂电机1、传统的燃油汽车的驱动结构一般由发动机、减速器和差速器等部分组成，其中差速器和减速器在工作中，作为齿轮不断的转动的同时，消耗了很大一部分的机械能，进而大大减低了车轮从发动机当中所得到的功率。

对汽车能量使用效率非常的低。

相比较而言，电动汽车驱动的方式却较为丰富，在能量大输出角度看，电动汽车的驱动可以点击集中驱动和电动轮驱动两种方式。

轮毂电机也被称作为轮内马达，电动轮。

其最大的特点是将驱动装置安装在驱动轮毂里面，这样在驱动过程当中很大程度对机械部分进行简化。

轮毂技术不是当前驱动技术中的新生事物，早在19世纪，保时捷公司就已经将制造出来的电动车，应用了前轮装备轮毂发电机作为驱动方式。

到上世纪九十年代，轮毂技术的应用才开始逐渐成熟，走向汽车生产领域。

二、多轮电动汽车的重要技术尽管电动汽车在汽车领域的发展空间里面有着很大的优势，为何发展脚步却如此的缓慢？为何在市面上销售的电动汽车如此稀少？主要原因是电动汽车出了生产成本巨大的同时，最重要的是电动汽车四轮独立驱动在汽车稳定性、安全性等技术方面存在着诸多的问题，想要提高电动汽车在整车过程中的使用性能，相关重要方面的技术必须加以解决。

轮毂电机驱动车辆转向控制策略
刘春光;阳贵兵;廖自力;李嘉麒
【期刊名称】《火力与指挥控制》
【年(卷),期】2016(000)002
【摘要】为提高轮毂电机驱动车辆转向机动灵活性以及安全稳定性，提出了一种基于直接横摆力矩控制的转向控制策略。

以带有双桥转向机构的8轮轮毂电机驱动车辆为研究对象，研究其双重转向控制问题，建立基于车辆二自由度单轨模型的车辆参考模型，并以横摆角速度作为控制变量，建立基于横摆力矩PID控制器和横摆力矩分配控制器的转向分层控制模型。

利用硬件在环实时仿真实验对所提出的转向控制策略的可行性和有效性进行分析验证。

【总页数】3页(P90-92)
【作者】刘春光;阳贵兵;廖自力;李嘉麒
【作者单位】装甲兵工程学院，北京 100072;装甲兵工程学院，北京 100072;装甲兵工程学院，北京 100072;装甲兵工程学院，北京 100072
【正文语种】中文
【中图分类】TJ81
【相关文献】
1.轮毂电机驱动车辆转向节受力计算方法 [J], 陈盼;王姝
2.轮毂电机驱动车辆双重转向直接横摆力矩控制 [J], 阳贵兵;马晓军;廖自力;刘春光
3.多轴轮毂电机驱动车辆的转向阻力特性 [J], 智晋宁;项昌乐;马越
4.轮毂电机驱动车辆线控差动转向的研究 [J], 王其东; 曹也; 陈无畏; 赵林峰; 谭洪亮; 谢有浩
5.一种轮边电机驱动车辆转向控制策略 [J], 陈路明;贾琦
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电动汽车后轮轮毂电机驱动的操纵控制祁新梅;郑寿森;付青【摘要】针对后轮轮毂电机驱动特定中速轻型电动汽车,集成运动学模型、动力学模型和轮毂电机机电模型,形成一个包含车辆纵向平动、横向平动、绕z轴的横摆运动、后轮驱动力、电机速度、电机驱动转矩等特性参数的控制模型;后轮的纵向驱动力与滑转率相关,横向力与侧偏角相关;采用Ackermann模型进行理想化速度分配,以行驶速度、两个电机转速作为控制变量和反馈变量;通过直线行驶速度阶跃变化、直线行驶速度缓慢变化、速度恒定转角阶跃变化和速度恒定转角正弦变化等四种行驶状态的仿真,对比分析了三环节集成PID控制模型、一环节控制模型和初始模型的响应特性,验证了控制模型的有效性.【期刊名称】《中山大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(058)001【总页数】8页(P83-90)【关键词】轮毂电机;后轮驱动;电动汽车;PID控制【作者】祁新梅;郑寿森;付青【作者单位】中山大学物理学院, 广东广州510275;中山大学物理学院, 广东广州510275;中山大学物理学院, 广东广州510275【正文语种】中文【中图分类】V469.72电动汽车以车载电源代替石油能源，以电动机代替内燃机，具有能量转换高、零排放等优点，是目前应对石化能源衰竭和环境恶化问题的首选城市交通工具。

现有成熟的电动汽车结构都是基于传统的内燃机汽车的集中驱动机构，除了动力源从内燃机变成电源外，主要动力传递结构与传统汽车类似，由减速器、机械差速和随动系统等把电机输出的力矩传递到车轮上，动力系统体积大、重量大、传动效率低。

分布式驱动电动汽车是动力控制的新形式，主要有轮边电机驱动与轮毂电机驱动[1-3]。

其中，轮毂电机驱动是将驱动电机直接安装在车轮中，传动效率高、不占用车身空间。

另外，适应强振动、多泥水等复杂工况的新型轮毂电机也得到了快速的发展[4-6]。

轮毂电机驱动对每个轮独立控制，实现转向、加速、启动、刹车、减速，去掉了底盘中的机械差速系统，缩短了传动链，减轻了汽车重量，简化了汽车结构，提高了可靠性和汽车续驶里程，具有动力系统体积小、传送效率高、可控性强的优点。

轮毂式四轮独立驱动电动汽车控制方法发展综述由于环境污染与资源消耗，轮毂式电动汽车成为汽车行业的主力军。

轮毂电机驱动的电动汽车能够使研发组对电动汽车的驱动轮进行多自由度控制，电动汽车的电子差速问题就是如何有效的发挥驱动轮多自由度控制优势的问题。

要想轮毂电机驱动的电动汽车能够快速发展且广泛应用，就必须开发出低成本、高效率且可施行的电动汽车电子差速控制系统[3]。

标签：电动汽车;转向稳定;电子差速1 引言由于环境与资源问题日益严重，新能源汽车是现代汽车工业的主要发展方向之一[1]。

电动汽车因为其动力性较好，且节约能源，在生活中应用越来越广泛[2]。

独立驱动轮毂电动汽车是指每个车轮有一个独立电机驱动，如何在转弯时有效控制车轮稳定性，是独立驱动轮毂电动汽车的研究重点之一[3]。

由于轮胎的非线性对滑移率有严重的影响，因此解决该问题是电子差速控制中的一个重要问题[4]。

2 轮毂电动汽车研究现状随着环境问题的日益严重，各国对污染源之一的燃油汽车工业均做了相应的计划。

法国预计在2040年停售燃油车;德国、荷兰等国家预计在2030年前禁售燃油车;而中国也计划从2040年开始全面停止销售燃油汽车[5]。

奔驰、宝马、丰田等各大汽车企业都开始了新能源汽车的计划。

电动汽车以电能为能量，直接采用电机驱动车轮行驶，不产生污染源，减少污染，有效地提高了经济效益。

德国奔驰公司设计了第一辆轮毂式电动汽车。

最初，由于轮毂式电动汽车的续航能力太短，没有得到大力发展[5]。

上世纪七十年代，由于环境与资源问题，电动汽车再次登上历史舞台，成为各国、各大汽车企业的研究热点。

日本在电动汽车领域研究较早，处于世界的领先地位。

1997年丰田公司推出了普锐斯混合动力汽车，并进行了批量生产。

1999年本田公司推出FCX系列电动汽车，通过了道路验证，并進行了可靠性、碰撞安全性实验。

美国从1993年开始进行电动汽车开发，联合了克莱斯勒汽车公司、福特汽车公司及通用汽车公司，5年间投入了3亿美元进行研究。

基于轮毂电机的多轮驱动电动车控制系统设计【摘要】基于轮毂电机驱动的电动车由于无需复杂的传动轴、分动器、差速器等机械装置，因而底盘重量大幅减轻且结构简单、布局灵活，近年来成为电动车研发的热点。

然而此电动车的控制系统除通常的车辆状态监测外还担负着驱动力分配、电子差速等及转矩控制等功能，因此对控制系统的实时性、可靠性和可扩展性有很高的要求。

本文讨论了基于CAN总线架构的整车控制系统，给出了其硬件框图和转矩分配子系统的流程图，对后续实用系统的搭建提供了设计依据和技术支撑。

【关键词】轮毂电机;多轮驱动电动车;控制系统;设计1.引言1886年问世起，汽车大大拓展了人类的活动范围，对人类社会的发展做出了重大的贡献，现代汽车工业已经成为许多国家经济发展的支柱产业之一。

到目前为止，以石油为能源的传统内燃机汽车居绝对多数。

然而，这类汽车在带给人们方便快捷的现代生活的同时，其带来的能源短缺和环境污染等一系列问题也对社会发展构成了严峻的挑战。

节能与环保已经成为全球各国和各大汽车制造商的共同课题。

2009年，中国超越美国成为全球第一大汽车生产和消费国，2011年全国汽车销量超过1850万辆，继续稳居全球第一位[1]。

2011年中国汽车保有量首次突破1亿辆大关，成为仅次于美国全球汽车保有量第二的国家[2]，而且有望在今后若干年继续保持这种增长趋势。

目前，对电动汽车的研究还是以对传统内燃机汽车进行动力改造为主，在结构上仅仅将内燃机替换为电动机，保留原来的动力传动系统。

这样的结构可以利用电动机的转矩特性比内燃机更加理想的优点，但是并没有从根本上改变车辆的动力特性，也没有充分发挥电动驱动系统所带来的技术进步。

而车轮独立驱动作为电动汽车的一种理想驱动方式，成为电动汽车发展的一个独特方向。

车轮独立驱动系统就是将独立控制的电机与汽车轮毂连接，省掉了各车轮之间的机械传动环节。

电机与车轮之间的连接方式主要有两种：一是采用轴式连;二是将电机嵌入到车轮内。

轮毂驱动电动车辆控制技术研究近年来，随着人们对环保、节能和新能源的关注度不断提高，轮毂驱动电动车辆成为了日益重要的研究领域。

在这一领域中，控制技术是至关重要的一环。

本文旨在探讨轮毂驱动电动车辆控制技术研究的现状、发展趋势和挑战。

一、轮毂驱动电动车辆控制技术的现状轮毂驱动电动车辆是指将电动机安装在车轮内部，利用直接驱动的方式向车轮提供动力。

与传统车辆相比，轮毂驱动电动车辆具有响应更快、能量效率更高、更适合城市化交通等诸多优点。

但由于其复杂的电子控制系统，其控制难度相对较大。

目前，轮毂驱动电动车辆控制技术的研究主要集中在以下几个领域：1.车辆运动控制车辆运动控制包括车辆加速、刹车、转向等方面。

由于轮毂驱动电动车辆直接安装电机在车轮上，因此可以实现精准的电控方式进行车辆运动控制。

例如，采用PID控制器调节电机输出电流，即可实现较为稳定的转向和加速控制。

2.车辆稳定性控制车辆稳定性控制主要针对车辆在高速行驶时出现的侧滑、打滑等情况。

目前在轮毂驱动电动车辆上应用最广泛的稳定性控制方式为电子稳定系统（Electronic Stability Control，简称ESC）。

ESC通过感知车辆的加速度、转向角度等信息，控制车辆的制动器和发动机输出，使车辆保持稳定。

3.能量回馈控制能量回馈控制是指在制动或急刹车时，将制动引起的动能转化为电能存储在电池中，从而提高电动车辆的能量利用效率。

传统电动车辆的能量回馈方式为电磁回馈，但电磁回馈提取能量的效率较低。

而对于轮毂驱动电动车辆，由于电机与车轮直接相连，可以实现更高效的能量回馈控制方式。

以上三个领域是轮毂驱动电动车辆控制技术中的重要研究方向。

随着科技的不断进步，控制技术也在不断更新、优化，进一步提高了轮毂驱动电动车辆的性能和可靠性。

二、轮毂驱动电动车辆控制技术的发展趋势通过对目前轮毂驱动电动车辆控制技术的现状分析可以看出，未来的发展方向主要包括以下几个方面：1.智能化控制智能化控制是指将人工智能技术、大数据分析等领域的技术应用到轮毂驱动电动车辆控制技术中，实现车辆自主决策。

轮毂电机驱动电动汽车联合制动的模糊自整定PID控制方法研究共3篇轮毂电机驱动电动汽车联合制动的模糊自整定PID控制方法研究1随着环境污染的加剧和人们对健康的日益关注，电动汽车逐渐受到人们的青睐。

而作为电动汽车的重要组成部分之一，轮毂电机在车辆动力系统中的作用越来越受到关注。

本文将探讨轮毂电机驱动电动汽车联合制动的模糊自整定PID控制方法研究。

首先，我们需要了解轮毂电机在电动汽车中的作用。

轮毂电机作为车辆动力系统的核心部件之一，它不仅可以提供动力输出，还可以实现能量回收。

同时，通过轮毂电机的控制，可以实现更加精准的车辆控制，提高整车的安全性能。

而在电动汽车的制动系统中，联合制动是一种非常有效的制动方式。

联合制动利用了轮毂电机产生的反向电动势，可以将车辆的动能转化为电能进行回收。

根据这一原理，可以实现车辆的快速制动，并且能够最大程度地回收能量，提高整车的能源利用率。

对于轮毂电机驱动电动汽车联合制动的控制，我们可以采用模糊自整定PID控制方法。

该方法可以根据系统的实际情况进行参数调整，从而实现更加精准的控制效果。

具体来说，我们可以采用模糊自整定PID控制方法来控制轮毂电机的转速和扭矩。

首先，我们需要采集车辆的实时数据，包括车速、电机转速、转矩等。

根据这些数据，我们可以建立轮毂电机的数学模型，并且通过模糊控制来进行参数调整。

在模糊控制中，我们可以根据实际情况设定一些模糊规则，然后通过模糊推理来计算出相应的PID参数。

这种方法可以实现系统的自适应调整，适应不同的工况和环境，提高控制效果和鲁棒性。

在实际应用中，轮毂电机驱动电动汽车联合制动的模糊自整定PID控制方法已经得到了广泛的应用。

通过该方法，可以实现更加稳定、精准的车辆控制，提高整车的性能和能源效率。

总之，轮毂电机驱动电动汽车联合制动的模糊自整定PID控制方法是一种先进的控制方法，可以实现更加精准、高效的车辆控制。

随着电动汽车的普及和技术的不断发展，该方法将会得到更加广泛的应用和推广在电动汽车领域，轮毂电机驱动与制动系统的联合控制是一个研究热点。

专利名称：电动汽车的轮毂电机驱动装置及电动汽车工作方法专利类型：发明专利
发明人：朱卓选
申请号：CN201610784136.5
申请日：20160830
公开号：CN106143120A
公开日：
20161123
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种电动汽车的轮毂电机驱动装置及电动汽车工作方法，其包括电动机、左行星轮系、右行星轮系、刹车机构以及控制器，电动机包括与轮毂转动相连的电机轴，电机轴的两端分别设有左离合器和右离合器，左离合器、右离合器均与控制器相连；左行星轮系和右行星轮系，均包括太阳轮、至少三个转动定位的行星轮以及固定在轮毂内壁上的内齿圈，所有行星轮围绕太阳轮周向均匀分布且均与太阳轮相啮合，所有行星轮均位于内齿圈内且与内齿圈相啮合；两个太阳轮对称安装在电机轴的左右两端且与电机轴相对转动，左离合器、右离合器在控制器的控制下处于结合或断开状态。

本发明极大地提升了电动汽车车轮转动时的平稳性以及汽车转向操控时的灵活性。

申请人：上海纳铁福传动系统有限公司
地址：201315 上海市浦东新区浦东康桥工业区康桥路950号
国籍：CN
代理机构：上海光华专利事务所
代理人：芦宁宁
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