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
传统悬架、转向和制动系统等如何改进设计，以适应轮毂电机在车轮上的安装，全新结构的轮毂电机电动汽车的车体结构设计等[4]。
日本Nissan公司分别于2003年、2007年和2010年分别推出了Pivo1、Pivo2、Pivo3三款概念电动汽车。Pivo1搭载Nissan自研的高性能锂电池组和电机驱动系统，Pivo1具有卓越的可操作性，驾驶舱能够180度旋转，驾驶方便且非常适合城市驾驶。Pivo2和Pivo3型都借用了第一代的设计理念，不过采用了更加超前的技术。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的“变形系统”。相比Pivo2型，Pivo3还加入了取代后视镜的电子监控系统和日产“自动代客泊车”(Automated Valet Parking)系统。Pivo3一旦停在指定的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的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的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，进一步提高车辆的稳定性和牵引性能，且有制动能量回收功能[5]。
东京大学Hori教授所领导的实验室Hori教授所领导的实验室先后开发了“UOT Electric March”和“UOT Electric March 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、易获得驱动力矩和可单独控制每个车轮驱动力的特点，采用传统转向和悬架系统，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的实验室开发了轮毂电机驱动的NOVEL -I和NOVEL-Ⅱ微型电动汽车，重点研究了基于模型匹配控制理论的DYC 控制策略和线控转向（SBW）的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的推进，国内几个主要的汽车厂商和高校都已经对电动汽车的关键技术展开了深入研究。不过受技术储备不足限制，汽车厂商的研究重点集中在混合动力和中置式纯电动汽车的开发上。对于轮毂电机平台的线控车辆的研究，目前的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的状态、轮胎侧偏刚度和路面附着系数估算方法[8]。基于这些估计方法对传统转向和悬架结构的电动汽车进行驱动/制动的LQR和WLS控制以提高车辆的稳定性和电机工作效率，达到节能的目的[9]。
清华大学四轮独立驱动电动车研究主要从提高稳定性和改善机动性的目标出发，对全轮纵向力进行优化分配，提高了直接横摆力矩控制下的路面附着潜力和横摆响应速度，并研究基于电机节能策略的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的经济性能[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，改善了车辆的操纵稳定性，并研究利用差动驱动进行助力转向，以提高转向轻便性和路感[11]。
上海交通大学提出基于滑模控制的四轮驱动电动汽车稳定性控制方法，侧偏角和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，并能很好跟踪车辆的期望横摆角速度[12]。
燕山大学提出了四轮独立驱动电动车等转矩和等功率驱动力分配策略。武汉理工大学等提出的电动轮驱动电动车的驱动力R-v 控制策略能够提高汽车操纵性，并有节能的效果[13]。哈尔滨工业大学、上海电驱动等在轮毂电机和电驱动轮开发和产品化方面做了大量研究工作[14]。
综合上述的研究概况可以看出，国外对线控电动车辆的研究得益于汽车厂商的参与和其雄厚的电控技术基础支撑，目前在工程化实现和可靠性上已经取得了一定的成果。而国内的研究起步相对较晚，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
电机及驱动系统是电动汽车动力系统的核心。它由电动机、功率变换器和电子控制器构成。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和能量回馈性能，能在恒转矩和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(Induction Motor，IM)、永磁无刷直流电机(Brushless DC Motor，BLDCM)、正弦波永磁同步电机(Permanet Magnet Synchromous，PMSM) 和开关磁阻电动机(Switched Reluntance Motor，SRM)五种类型[15]。目前交流感应电机的主要优点是价格较低、效率高、重量轻，但启动转矩小。永磁同步电机的主要优点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，优点是结构简单、可靠、成本较低、起动性能好，没有大的冲击电流，它兼有交流感应电机变频调速和直流电机调速的优点，缺点是噪声较大。
DCM结构简单、技术成熟、成本低，具有交流电动机所不可比拟的优良电磁转矩控制特性。所以直到20世纪80年代中期，仍是国内外电动汽车用电机的主要研发对象。但DCM电刷和换向器使得维护性增加，限制转速提高，并且体积和重量较大，应用日益减少，目前仅在一些场地车、旅游观光车和高尔夫球车上使用。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和不可逆系统。
IM也是较早用于电动汽车驱动的一种电机，它的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、转速极限高和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)和直接转矩控制(Direct TorqueControl，DTC)。
永磁同步电机按其反电动势不同分为方波的BLDCM和正弦波PMSM。它们都具有较高的功率密度，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的应用，是当前电动汽车用电动机的研发热点。
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，这类电机具有较高的能量密度和效率，其体积小、惯性低、响应快，非常适应于电动汽车的驱动系统，有极好的应用前景。目前日本研制的电动汽车主要采用这种电机。
SRM具有简单可靠、可在较宽转速和转矩范围内高效运行，控制灵活、可4 象限运行、响应速度快和成本较低等优点。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，以及运行中的车轮、道路及它们之间的相互物理作用可知，汽车在行驶过程中，左右车轮在同一时间内所滚过的行程往往是不相等的。例如，汽车在转弯时，为满足运动学的要求，汽车外侧车轮的行程始终长于内侧的行程。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的路面情况的不同，或由于左右车轮轮胎气压、轮胎负荷、胎面磨损程度的不同，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，则会由于左右车轮的转速相等而行程不同的运动学矛盾，必然引发某一驱动车轮的滑转或滑移，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的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的滑移或滑转，则易使汽车在转向时失去抗侧滑的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的不协调而产生的这些弊病，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，具有不同旋转速度的可能性，使之满足汽车行驶运动学的规律性的要求。
图1 低速行驶时ACKERMANN和JEANTAND模型相对于机械差速器，电子差速有很多的优越性。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的机械传动，节省了能源。而且在电子转向系统中取消了液压助力，从而减少了相应的液压装置，进而避免了液压油泄漏、液压油管、油封等废弃物对环境造成的污染等。此外，电子差速系统的硬件具有通用性，故针对不同路况，只需修改相应的参数，就可以实现不同的控制算法，甚至可以在一个系统里含有多套控制算法，针对不同的情况，只要在显示界面通过键盘设定即可。这些无疑都提高了汽车的操纵性，从而将传统“人—车”闭环系统中驾驶员负担的部分工作由控制器完成，减轻驾驶员负担，提高了汽车系统对驾驶员转向输入响应的敏感度和“人—车”闭环系统的主动安全性。
图2 基于神经网络的电子差速系统结构框图
4纯电动汽车整车控制技术
整车控制技术与电机技术和电池技术并称为纯电动汽车的三大核心技术。目前我国已基本形成了由整车厂牵头、零部件企业参与、国家政策统筹扶持的纯电动汽车整车研发体系。主要由零部件供应企业负责零部件产品的设计、研发和制
造工作，整车厂则根据整车的设计需要向零部件供应商提出具体的技术指标和相关特征参数要求，并完成整车及动力系统部件的系统集成和整车控制技术的开发。
（1）转矩控制策略
转矩控制是整车控制系统功能的一个重要组成部分，主要是根据驾驶员的操作和当前状态决定对电机系统转矩指令的调节和控制输出。
1）驾驶模式
通常，转矩控制策略的制定都跟驾驶模式有紧密的联系。驾驶模式往往是根据整车的特点和需求预先设计好的用来区分不同转矩控制特点的一个有限集合，如动力模式、一般模式、经济模式以及故障模式等等。
通过对驾驶员当前的操作以及实际道路运行特征参数的实时分析甚至结合GPRS车联网的实时道路信息，预测当前的道路状态以及驾驶员的可能行为，从而决定相应合适的控制策略，是一种有效的探索，对于未来汽车的智能化、网络化发展具有较强的理论意义，但这种方式往往需要进行大量的数据处理和运算，对控制器的运算速度要求较高，在目前的技术条件下，实车应用还存在着一定的困难[16-17]。目前的纯电动汽车产品多数还是通过档位设置和手动选择的方式实现驾驶模式的选择和切换以达到不同的控制效果和驾驶感觉。
目前纯电动汽车一般都会根据动力性和经济性的侧重设置至少两个前进档位，一个偏向于发挥电机的转矩响应快的特点突出纯电动汽车的动力性能；另一个则是侧重于经济性的考虑，降低动力性表现，以提高经济性，这主要是由于纯电动汽车以动力电池为能量来源，电池放电倍率直接影响其放电容量效率和能量效率，倍率越大，则效率相对越低，从而可放的能量也就越少，因而会导致整车续驶里程的减少，因此，通过降低踏板对应的转矩输出幅度已成为经济性运行模式的主流选择。但是，在此过程中，过分的降低转矩输出能力，会带来整车动力性的过差，影响到驾驶感觉。
2）转矩控制架构及控制策略
转矩控制策略是整车控制系统的重要组成部分，也是实现不同驾驶模式下的控制功能以及驾驶感觉的关键决策部分。图3所示为文献[18]提出的纯电动汽车整车控制流程，主要包括意图识别、需求转矩计算、工作模式切换、故障诊断及功率限制等模块，这也是目前所通常采用的一种较为实用的转矩控制流程。
图3 纯电动汽车转矩控制流程图
实现纯电动汽车转矩控制的方式多种多样，包括由踏板位置通过一定的函数关系对应电机转矩外特性输出的转矩策略、由踏板位置和车速共同决定的转矩控制策略以及单纯基于踏板变化率的控制等等。
其中，最简单的方式就是将加速踏板位置通过一定的函数关系转化为百分比值然后直接对应当前电机的外特性转矩得到转矩指令输出，如图4所示。
图4 踏板对应电机转矩外特性控制方式
函数关系通常有图4左图所示的三种：其中，b曲线属于线性对应关系，较为适中，a曲线偏硬，c曲线则偏软。该种方法最为简单，处理容易，是目前应用较为广泛的一种实用控制方法[15-18]。但是，该种方法由于采用了较为简单的处理方式，对于不同的工况及驾驶员需求缺乏一定的适应性。
合理的模式划分是转矩控制的基础，而建立良好的转矩控制架构并准确解析驾驶员的操作意图以保证整车控制性能的提升是转矩控制策略研究的关键。
（2）能量管理和转矩约束控制策略
纯电动汽车以电气化动力系统为主要特点，系统故障也往往都集中于电机和电池系统，尤其是某些操作还可能会带来对系统部件不可逆的损伤。因而通常情况下需要采取适当的能量管理和转矩约束控制策略，以确保动力系统长时高效工作。
如图5所示，为三菱i-MiEV纯电动轿车整车控制系统所设置的电池可用区间。
图5 三菱电池工作区间划分及电流约束策略
区间的设置主要是限制了电池的开路电压范围，使动力电池不处于过高或过
低的电压状态下工作。在实际的控制过程中，根据当前环境温度的不同，设置了相应的电流上下限以避免产生过充和过放现象的发生，如图5(b)所示。
文献[19]根据电池充放电的特性，将电池的工作区间划分为了如图6所示的几个区域，主要包括充放电的限制区以及电池的不同SOC状态所对应的高效区间，并根据不同的工作区域，适当调整了控制策略。
图6 电池可用区间限制及不同SOC区间所对应的效率区域划分文献[20]中，当识别加速踏板位置大于额定转矩所对应的踏板开度位置时，判断驾驶员有急加速需求，此时通过加速踏板位置和踏板变化率两个参数对原转矩指令进行转矩的补偿。并且，为了避免由于电机频繁过载引起电机温升过高并导致故障的出现，分别基于电机温度和过载时间来实现对电机过载的管理和控制。
综上所述，纯电动汽车整车控制系统的关键是开发合适的控制软件结构，划分控制模式，制定合理的转矩控制架构，能同时兼顾动力性和经济性的双重考虑，满足驾驶员的不同驾驶需求。并且应实时监督整车及动力系统部件的状态，确保电机电池系统的长时高效工作，具备对一般异常现象的处理能力，尽量降低被迫停车的可能性。
5结语
随着世界石油能源的紧缺，石油价格日益昂贵。电动汽车正处于蓬勃发展的新时期，但要完全替代传统汽车仍需一段时间。显而易见，电气技术的研究及电控新技术的突破，决定了电动汽车能否达到传统汽车的各种良好性能指标。本文通过对电动汽车控制技术领域的关键技术的描述，包括四轮独立驱动电动技术、电子差速控制技术和整车控制技术。全面深入了解了电动汽车控制策略方面的研究现状，为今后的学习研究打下了良好的基础。
参考文献
[1] 陈国迎. 四轮独立线控电动汽车试验平台搭建与集成控制策略研究[D], 吉林大学,
2012.
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
电动汽车车载网络 引言 汽车技术发展到今天，很多新型电气设备得到了大量应用，尤其是电动汽车的电气系统已经变成了一个复杂的大系统。为了满足电动汽车各子系统的实时性要求，需要对公共数据实行共享 电动汽车作为清洁绿色的新能源汽车, 将在未来交通体系中发挥越来越重要的作用。 汽车中电器的技术含量和数量是衡景汽车性能的一个重要标志。汽车电器技术含量和数量的增加，意味着汽车性能的提高。但汽车电器的增加，同样使汽车电器之间的信息交且桥梁——线束和与其配套的电器接插件数量成倍上升。在1955年平均一辆汽车所用线束总长度为45 米。为了在提高性能与控制线束数量之问寻求一种有效的解决途径，在20世纪80年代初，出现了一种基于数据网络的车内信息交互方式——车载网络。 一、汽车车载网络的组成 车载网络按照应用加以划分，大致可以分为4 个系统：车身系统，动力传动系统、安全系统和信息系统。
图1奥迪A4的车载网络系统 车身系统电路主要有二大块： 主控单兀电路、受控单兀电路、门控单兀电路。 主控单元按收开关信号之后，先进行分析处理，然后通过CAN 总线把控制指令发 送给各受控端，各受控端晌应后作出相应的动作。 车前、车后控制端只接收主拄 端的指令，按主控端的要求执行，并把执行的结果反馈给主控端。门控单元不但 通过总接收主控端的指令，还接收车门上的开关信号输入。根据指令和开关信号， 门控单元会做出相应动作，然后把执行结果发往主控单元。 在动力传动系统内，动力传动系统模块的位置比较集中， 可固定在一处，利 用网络 将发动机舱内设置的模块连接起来。在将汽车的主要因素一跑、停止 与拐弯这些功能用网络连接起来时，就需要较高速的网络传输速度。动力数据总 线一般连接3块电脑，它们是发动机、ABS/ EDL 及自动变速器电脑（动力CAN 数 据总线实际可以连接安全气囊、四轮驱动与组合仪表等电脑 ）。总线可以同时传 递10组数据，发动机电脑5组、AB 》EDL 电脑3组和自动变速器电脑2组。数 据总线以500Kbit /s 速率传递数据，每一数据组传递大约需要 0.25ms ,每一电 控单元7-20ms 发送一次数据。优先权顺序为ABVEDL 电控单元--发动机电控单 元 -- 自动变速器电控单元 因此，线束变长， 而且容易受到干扰的影响。 为了防干扰应尽量降低通信速 度，但，丹 駅 咗'i / - Q I "—-r__ L] 车身控 & 阳Poy 灯朮平调幣转萱/灯 厂是砸硕! —
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
一、前言 电动汽车的应用有效地解决了能源和环境可持续发展的问题。电动汽车的应用前景广阔。但电动汽车尤其纯电动汽车的应用遇到了动力电池的难题，电池的问题体现在两个方面。其一是动力电池比能量不高，影响电动汽车续驶里程的要求，价格太高直接影响电动汽车的初始成本； 其二是电池的性能差，使用寿命低影响电动汽车的使用成本。电动汽车用的电池使用中其性能发挥得如何，除与电池模块自身性能有关外，与其应用的电池能量管理系统的功能有着密切的关系，尤其是电池模块质量不太理想的条件下，应用功能完备的电池能量管理系统其作用就更加突出。借助电池能量管理系统的正常工作会使电池模块的性能得以充分发挥，减少电池模块故障，延长电池模块的使用寿命，增加电动汽车的使用安全感。因此，电动汽车电池能量管理系统的应用备受电动汽车设计者和使用者的重视。 二、电动汽车电池能量管理系统的功能电动汽车，尤其是纯电动汽车中的电池能量管理系统是该车的一种相当重要的技术措施，可以称为电动汽车电池的“保护神”，它起到了对电池性能的保护、防止个别电池的早期损坏、有利于电动汽车的运行，并具有各种警告功能等[1]。由于它参加电池箱内电池模块的监控工作使电动汽车的运行、充电等功能与电池的有关参数（电流、电压、内阻、容量）紧密相连和协调工作。它有计算，发出指令、执行指令和提出警告的功能。各种电池模块虽然有结构和性能上的差异，但它们都具备一些相同或相似的功能。典型的电池能量管理系统应具备如下功能： 2.1 对能量的检测功能 电动汽车在行车过程中，该系统能随时对车辆的能耗进行计算，最终给出该电池箱内电池模块剩余的电池能量值，并通过剩余能量计将数据显示出来，使驾驶人员知道车辆的续驶里程,以便决定如何行驶.在能量允许的条件下使车辆行驶到具有充电功能的地方，补充电量防止半路抛锚。 2.2 对电池工作状态的监测与控制功能 电池能量管理系统按电池箱内安装的传感器提供的信号对电池进行管理。一般情况下，电池箱内有温度传感器及电压、电流和内阻的测量值。由于温度的变化对其他参数都有影响，所以一般都以电池模块的温度来做为控制的指令信号，将测得的温度值与事先设定的温度值进行比较，决定对电池冷却与否。电动汽车能源是很宝贵的，应尽量采用节能元件，所以电池箱内的冷却风扇一般都是采用分级参与工作。这样能做到在保证电池性能的条件下尽量使用小排量的风扇。当第一级风扇工作后尚不能达到要求的温度时，第二级冷却风扇才参与工作，加强冷却。此时电池箱内的温度如果还不能达到要求的工作条件，温度继续升高已达到影响电池模块的正常工作条件，为保护电池模块不受损坏，能量管理系统会发出停止电池模块供电的指令，强行车辆停驶。当电池在充电状态下，能量管理系统会强令充电机停止充电而不损坏电池，由维修人员进行检测排除故障。 2.3 保证充电功能
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
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，在此基础上详细分析并比较了电动车主要电气驱动系统，着重介绍了一种深埋式永磁同步电动机及其控制系统，最后简要概述了电动车电气驱动系统的发展方向。 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、环境方面有其独特的优越性和竞争力，而且能够更方便地采用现代控制技术实现其机电一体化的目标，因而具有广阔的发展前景。 现有电动车大致可以分为以下几个主要部分：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。无论何种电动车的驱动系统，均具有基本相同的结构，都可以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，主要包括电动机、功率电子元器件及控制部分。如图1所示。 其中，电动车驱动系统均具有相同或相似的功能模块，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以及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电动机主要有直流电动机、感应电动机、永磁无刷电动机、开关磁阻电动机四类。由这四类电动机所组成的驱动系统，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详细地分析和阐述。 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控制特性，所以直到20世纪80年代中期，它仍是国内外的主要研发对象。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，其换向器维护困难，很难向大容量、高速度发展。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、体积和重量大。随着控制理论和电力电子技术的发展，直流驱动系统与其它驱动系统相比，已大大处于劣势。因此，目前国外各大公司研制的电动车电气驱动系统已逐渐淘汰了直流驱动系统。 2.2 感应电动机驱动系统 2.2.1 感应电动机 电动车感应电动机与一般感应电动机相比较具有以下特征： （1）稳定运行时，与一般感应电动机工况相似。 （2）驱动电动机没有一般感应电动机的起动过程，转差率小，转子上的集肤效应不明显。 （3）运行频率不是50hz，而是远远在此之上。 （4）采用变频调速方式时，转速与极数之间没有严格对应关系。 为此，电动车感应电动机设计方面如下特点： （1）尽力扩大恒转矩区，使电动机在高速运转时也能有较高转矩。而要提高转矩，则需尽量减小定转子之间的气隙，同时减小漏抗。 （2）更注重电动机的电磁优化设计，使转矩、功率和效率等因素达到综合最优。 （3）减少重量、体积，以增加与车体的适配性。 2.2.2 控制技术 应用于感应电动机的变频控制技术主要有三种：v/f控制、转差频率控制、矢量控制。20世纪90年代以前主要以pwm方式实现v/f控制和转差频率控制，但这两种控制技术因转速控制范围小，转矩特性不理想，而对于需频繁起动、加减速的电动车不太适宜。近几年
纯电动汽车驱动电机应用概述 郑金凤 胡冰乐 张翔 (福建农林大学机电工程学院，福建 福州 350002) 摘 要：介绍了目前纯电动汽车的发展状况，叙述了纯电动汽车驱动电机不同类型的特点及相关的控制方法。还介绍了一些目前应用比较广泛的驱动电机控制方法的主要内容及其所解决的相关问题。 关键词：纯电动汽车 驱动电机 矢量控制 直接转矩控制 中图分类号：TP202 文献标识码：A Driving Motor for Electric Vehicles Application Overview Zheng Jinfeng Hu Bingle Zhang Xiang (College of Mechanical and Electronic Engineering，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou 350002，China) Abstract: the current state of development of electric vehicles and features of the electric vehicles are described.Otherwise,driving motors and its control methods are narrated. Also major contents of some driving motor control methods applied extensively at present and its related issues are discussed. Key words：Electric vehicle，Drive motor，Vector control，Direct Torque Control 引言 由于环境保护越来越受消费者和政府的重视，以及能源价格的不断上涨，使得世界的汽车制造商都纷纷加大开新能源汽车开发力度。在去年金融危机的影响下，今年以来，由于全球大多主流的汽车市场纷纷出现衰退，尤其以美国和日本为代表的两大汽车市场出现了急剧下滑，使得美国和日本汽车厂家不得不加速原本保守的计划，从而重新刺激美国和日本等原有核心市场。而电动汽车以电能为能源，具有零排放无污染的突出优点，因此备受汽车界的推崇。在中国，政府今年也不断的推出各种政策来促进纯电动汽车的发展。回顾一下国际上电动汽车的发展史，连这次至少有四次，世界汽车工业界要启动纯电动汽车，但是前三次都失败了。前三次失败主要是因为电池。前三次基本上都是以铅酸电池为基础，由于他的比能量和比价格都比较差，所以没有得到推广。现在随着电池技术的不断发展，使得纯电动汽车的推广得以实现。现在纯电动汽车主要采用的是锂电池，锂电池的比能量是铅酸电池的八到十倍，且质量轻。今年比亚迪、丰田、奇瑞等汽车公司都将推出各自的纯电动汽车。并且电动汽车将可能慢慢成为汽车发展的一种趋势和必然[1,2,3]。 1各种电动汽车驱动电机的性能[4-11] 纯电动汽车关键的难点重点在于电池技术和驱动电机。电池技术已经在一定程度上得到了突破。下面主要讨论一下驱动电机的相关状况。 1.1电动汽车驱动电机控制的关键问题 电动汽车是以车载电源为动力，并采用电动机驱动的一种交通工具。电机及其驱动系统是电动汽车的核心部件之一，由于电动汽车在运行过程中频繁起动和加减速操作，对驱动系统的有着很高的要求。下面主要阐述控制过程中的一些关键问题: （1）用在电动汽车的电动机应具有瞬时功率大、过载能力强(过载3～4倍)、加速性能好，使用寿命长的特点。 （2）电动汽车用电动机调速范围应该宽广，包括恒转矩区和恒功率区。要求在低速运行时可以输出大恒定转矩，来适应快速起动、加速、负荷爬坡等要求；高速时能够输出恒定功率，能有较大的调速范围，以适应平坦的路面、超车等高速行驶要求。
纯电动汽车的驱动电机系统详解 驱动电机系统是电动汽车三大核心系统之一，是车辆行驶的主要驱动系统，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。一、驱动电机系统介绍驱动电机系统由驱动电机、驱动电机控制器(MCU)构成，通过高低压线束、冷却管路与整车其他系统连接，如图1所示。整车控制器(VCU)根据加速踏板、制动踏板、挡位等信号通过CAN网络向电机控制器MCU发送指令，实时调节驱动电机的扭矩输出，以实现整车的怠速、加速、能量回收等功能。电机控制器能对自身温度、电机的运行温度、转子位置进行实时监测，并把相关信息传递给整车控制器VCU，进而调节水泵和冷却风扇工作，使电机保持在理想温度下工作。驱动电机技术指标参数，如表1所示，驱动电机控制器技术参数如表2所示。1、驱动电机永磁同步电机是一种典型的驱动电机(图2)，具有效率高、体积小、可靠性高等优点，是动力系统的执行机构，是电能转化为机械能载体。它依靠内置旋转变压器、温度传感器(图3)来提供电机的工作状态信息，并将电机运行状态信息实时发送给MCU。旋转变压器检测电机转子位置，经过电机控制器内旋变解码器解码后，电机控制器可获知电机当前转子位置，从而控制相应的IGBT功率管导通，按顺序给定子三个线圈通电，驱
动电机旋转。温度传感器的作用是检测电机绕组温度，并提信息供给MCU，再由MCU通过CAN线传给VCU，进而控制水泵工作、水路循环、冷却电子扇工作，调节电机工作温度。驱动电机上有一个低压接口和三根高压线(V、U、W)接口，如图4所示。其中低压接口各端子定义如表3所示，电机控制器也正是通过低压端口获取的电机温度信息和电机 转子当前位置信息。2、驱动电机控制器驱动电机控制器MCU结构如图5所示，它内部采用三相两电平电压源型逆变器，是驱动电机系统的控制核心，称为智能功率模块，它以IGBT(绝缘栅双极型晶体管)为核心，辅以驱动集成电路、主控集成电路。MCU对所有的输入信号进行处理，并将驱动电机控制系统运行状态信息通过CAN2.0网络发送给整车控制器VCU。驱动电机控制器内含故障诊断电路，当电机出现异常时，达到一定条件后，它将会激活一个错误代码并发送给VCU整车控制器，同时也会储存该故障码和相关数据。驱动电机控制器主要依靠电流传感器(图6)、电压传感器、温度传感器来进行电机运行状态的监测，根据相应参数进行电压、电流的调整控制以及其它控制功能的完成。电流传感器用于检测电机工作实际电流，包括母线电流、三相交流电流。电压传感器用于检测供给电机控制器工作的实际电压，包括动力电池电压、12V蓄电池电压。温度传感器用于检测电机控制系统的工作温度，包括IGBT模块的温度。驱动电
电动汽车运营管理 系统 1 2020年4月19日
电动汽车运营管理系统 电动汽车辅助管理系统综合利用传感网、智能标签、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、无线宽带移动通信等先进技术，实现对电动汽车、动力电池、充电设施网络等资产的在线监控和全寿命周期管理，提升电动汽车运营管理的智能化水平，优化资源配置。 1、功能简介 电动汽车智能交互终端：集成GPS、GPRS、GIS等技术，与电动汽车BMS交互，采集和展示电动汽车实时状态信息，并应用移动通信技术实时与后台交互，提供出行安全保障、实时自主导航、充电预约与信息交互等功能。 充电网络辅助管理：服务于电网公司内部信息化管理，基于自主知识产权的EPGIS平台，图形可视化展示充电网络运营状态，并根据电网SCADA有效进行充电网络节点运营分析，为充电设施统一建设、管理提供决策支撑。 中国电动汽车网：基于充换电网络特色信息资源，结合空间信息服务技术优势，整合电动汽车行业信息，灵活定制应用服务，提供多样化充电网络内容服务与会员特色服务，形成公众门户服务平台。
充电网络现场管理：充电网络现场管理经过智能巡检系统来实现，充电网络智能巡检系统主要采用GPS、RFID等多种识别技术，依托智能终端移动GIS平台、轻量级数据库，实现对充电网络设备巡检现场工作信息化、可控化、标准化的管理。 2、产品特点 1.充分应用面向电动汽车、电池、充电网络等资产管理的智能标识与信息感知技术； 2.实现电动汽车、电池、充电网络之间的信息互联与互动； 3.提供面向不同用户的多样化信息内容服务。 运营检测分析 3 2020年4月19日
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/bd16260582.html, 电动汽车用驱动电机发展现状与趋势分析 作者：张勇 来源：《时代汽车》2016年第12期 摘要：目前，我国电动汽车行业正在不断发展，相关的生产技术也逐步完善。本文中，笔者即将对电动汽车用驱动电机进行介绍，并就驱动电机目前的发展状况以及在将来一段时间的发展趋势作出相关分析。 关键词：电动汽车；驱动电机；现状；趋势 1电动汽车用驱动电机概述 目前，电动汽车的不同特性对于驱动电机提出了不同类型的要求。其中，对速度要求较高的电动汽车，要求其电机的瞬时功率及功率密度值较高；而要求电池使用周期较长，充电后可以行使更远距离的电动汽车，要求电机的效率应相对较高；此外，电动汽车还要求驱动电机具有比较理想的高低速综合效率，用材坚固，耐用性强，且具有理想的防水性能，性价比高等特性。依据上述要求，目前国内设计生产的比较常见的驱动电机主要包括下述4种类型。 1.1直流有刷电机 直流有刷电机是一种采用直流供电的驱动电机，是最早研发并使用的电动汽车用驱动电机类型，且目前在很多类型的电动汽车中仍旧在广泛使用。直流有刷电机最大的优势在于控制特性较好，简单易于操作，且目前国内的生产技术较为成熟，质量比较稳定。 然而，直流有刷电机之所以后来逐步为其他类型的驱动电机所取代，正是由于其也存在着一些比较突显的缺陷。首先，由于直流有刷电机具有电刷及机械换向器两个结构，导致其电机过载能力及速度得不到有效的提高，且使用过程中对零部件的维护成本较高。此外，直流有刷电机的损耗主要发生在转子部分，这便导致产生的热量散失难度较大，对转矩质量比参数需要进一步优化。第三，直流有刷电机在运行过程中，电刷容易因摩擦产生火花，从而形成电磁干扰对电动汽车的正常运行造成不利影响。第四，由于采用的是机械换向器，因此会对电机的容量、转速等性能造成限制，越来越无法满足用户对于驱动电机的需求。 1.2感应电机 目前电动汽车中最为常用的就是交流三相感应电机。此类电机的定子和转子是通过对硅钢片进行叠压后制成的，没有其他零部件接触。具有结构简单，性能稳定，耐用性能优良等特点。此外，该电机的功率范围较广；可以通过空气进行冷却，也可以通过液体冷却；同时，对于周边环境具有很好的适应性能。相比于其他类型的驱动电机，感应电机的质量小，价位低，性价比高，并且保养及维修成本也相对较低。