未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)新產(chǎn)業(yè)鏈的理想運(yùn)行模式探討

浙江工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 王貴明 華數(shù)數(shù)字電視交通節(jié)目部 王金懿

0 引言

電動(dòng)汽車(chē)是節(jié)能環(huán)保的未來(lái)汽車(chē)已被世界所公認(rèn)，為此各國(guó)均已投入大量人力、物力掀起了研發(fā)電動(dòng)汽車(chē)熱，全球各大汽車(chē)業(yè)都在為盡快掌握其核心技術(shù)占領(lǐng)未來(lái)汽車(chē)領(lǐng)域而努力。但由于電動(dòng)汽車(chē)結(jié)構(gòu)或其產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)生了本質(zhì)變化，需要更多的電機(jī)、電子及電池等技術(shù)行業(yè)來(lái)共同參與，要求各部件能盡快標(biāo)準(zhǔn)化，以專(zhuān)業(yè)化流水線(xiàn)方式生產(chǎn)。我國(guó)在傳統(tǒng)汽車(chē)領(lǐng)域仍較大地落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，其技術(shù)還長(zhǎng)年受制于國(guó)外，而發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)確是趕超世界領(lǐng)先的極好機(jī)遇。汽車(chē)業(yè)需消除行業(yè)壁壘，聯(lián)合協(xié)作共同努力，既使相關(guān)行業(yè)能共同分享汽車(chē)龍頭產(chǎn)業(yè)的大蛋糕，也能使汽車(chē)業(yè)自身得到快速發(fā)展。

電動(dòng)汽車(chē)共分三大類(lèi)，其關(guān)系為：純電動(dòng)汽車(chē)是技術(shù)基礎(chǔ)；混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)是發(fā)展中過(guò)渡模式；燃料電池汽車(chē)是理想目標(biāo)。且三類(lèi)電動(dòng)汽車(chē)都要用電機(jī)作驅(qū)動(dòng)，所發(fā)展電機(jī)技術(shù)是基礎(chǔ)之基礎(chǔ)。發(fā)展混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)相對(duì)我國(guó)技術(shù)優(yōu)勢(shì)不大，成本也總難以下降。燃料電池汽車(chē)雖是理想目標(biāo)，但目前在氫原料上有待作大量研究提高。而抓好純電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)基礎(chǔ)即可利用我國(guó)在市場(chǎng)、資源、技術(shù)三大優(yōu)勢(shì)：純電動(dòng)汽車(chē)主要存在能量不富裕特點(diǎn)，特別適于微型車(chē)制作，而我國(guó)家庭也正呈小型化結(jié)構(gòu)，隨生活水平提高私家車(chē)銷(xiāo)量將占最大部分。作為車(chē)載能源蓄電池最具發(fā)展?jié)摿κ卿囯姵兀牧箱嚨膬?chǔ)存量約一半在我國(guó)。對(duì)電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)最具發(fā)展前途的應(yīng)是輪轂電機(jī)，而輪轂電機(jī)目前應(yīng)用最多又在我國(guó)，我國(guó)處于技術(shù)領(lǐng)先且產(chǎn)銷(xiāo)量占全球90%的電動(dòng)自行車(chē)均應(yīng)用了輪轂電機(jī)，按技術(shù)發(fā)展需先易后難、循序漸進(jìn)，這即為純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展打下相應(yīng)基礎(chǔ)，但在電動(dòng)汽車(chē)上應(yīng)用關(guān)鍵還需在增大功率和提高性能上下功夫。

盡管對(duì)我國(guó)應(yīng)優(yōu)先發(fā)展哪一類(lèi)電動(dòng)汽車(chē)曾有較大不同爭(zhēng)議，但隨產(chǎn)業(yè)發(fā)展必將逐漸趨于一致。筆者一直認(rèn)為對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)先著力于微型車(chē)研發(fā)，對(duì)載重量較大的才需考慮混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)。近也已有多位院士、專(zhuān)家學(xué)者提出須將純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展上升為國(guó)家戰(zhàn)略，通過(guò)政策支持優(yōu)先助力具基礎(chǔ)技術(shù)并在我國(guó)有優(yōu)勢(shì)的純電動(dòng)汽車(chē)早成產(chǎn)業(yè)化。

1 電動(dòng)汽車(chē)現(xiàn)有研發(fā)、制作模式的弊端

分析比較現(xiàn)所研發(fā)的眾多電動(dòng)汽車(chē)，結(jié)構(gòu)均沿襲傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式，即未能從發(fā)揮電機(jī)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)作突破性改進(jìn)。最大特點(diǎn)是為滿(mǎn)足車(chē)速、加速及續(xù)駛里程等指標(biāo)，增大了電機(jī)功率和蓄電池容量。但由于電機(jī)功率和蓄電池容量增加，使車(chē)載自重比一般轎車(chē)增加了一倍，其中一半為電池重量。按車(chē)輛動(dòng)力學(xué)可知，汽車(chē)的滾動(dòng)阻力、坡度阻力、加速阻力均與車(chē)載質(zhì)量成正比。因此車(chē)載自重的增加不僅使原本為改善汽車(chē)動(dòng)力性能而增大的電機(jī)功率和蓄電池容量都大打折扣，也使其性能變差，大量車(chē)載自重增加如同載貨汽車(chē)，失去了小轎車(chē)輕便靈活應(yīng)有優(yōu)勢(shì)。

按電機(jī)拖動(dòng)理論對(duì)電機(jī)的選型需特別注重負(fù)載特性匹配，由于調(diào)速電機(jī)有直流、交流、永磁無(wú)刷、變磁阻等多種類(lèi)型，各類(lèi)電機(jī)帶負(fù)載特性不同，其適用性也各有區(qū)別。因此按汽車(chē)行駛工況的負(fù)載特性要求，選擇合適的電機(jī)類(lèi)型顯得尤其重要。但分析現(xiàn)有電動(dòng)汽車(chē)介紹，發(fā)現(xiàn)所選電機(jī)幾乎應(yīng)有盡有，存在盲目選擇的相應(yīng)誤處。有許多品牌電動(dòng)汽車(chē)竟然還采用了永磁同步電機(jī)，雖永磁同步電機(jī)效率可提高10%左右，但極差的過(guò)載能力，使得無(wú)法發(fā)揮諸多良好電機(jī)能數(shù)分鐘內(nèi)過(guò)載額定功率3倍以上的優(yōu)勢(shì)，在滿(mǎn)足起步、加速、爬短坡等短時(shí)過(guò)載要求的同時(shí)，可較大減小電機(jī)功率來(lái)降低成本、車(chē)載自重和大部分運(yùn)行期的電能。這對(duì)調(diào)速精度要求不高的汽車(chē)存在顧此失彼。

綜上所述，電動(dòng)汽車(chē)須按電機(jī)拖動(dòng)理論來(lái)分析比較各類(lèi)電機(jī)的負(fù)載特性，結(jié)合汽車(chē)多變行駛工況的各種特點(diǎn)，找出最適合的電機(jī)類(lèi)型和最佳的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)形式，以充分發(fā)揮用電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電子控制應(yīng)有的各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。由于采用最佳電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)即可減小電機(jī)功率和蓄電池容量，從而也使減輕車(chē)載自重與改善動(dòng)力性起到良性循環(huán)，以此就能提高其性?xún)r(jià)比。而最佳電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)與其控制等部件的制作，均需以專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)來(lái)提高性?xún)r(jià)比。但現(xiàn)暴露的最大弊端是由于存在相應(yīng)的行業(yè)壁壘，使得各類(lèi)電機(jī)、電控等一系列配套協(xié)作廠家還沒(méi)有形成現(xiàn)代化生產(chǎn)所需的社會(huì)分工和協(xié)作，組成專(zhuān)業(yè)化和多樣化相結(jié)合的整機(jī)廠和專(zhuān)業(yè)化的零部件廠。其制作模式基本是由汽車(chē)廠以單挑一，大廠大而全、小廠小而全的落后方式在生產(chǎn)。

盡管對(duì)電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)發(fā)已有16家龍頭央企組成的“國(guó)家隊(duì)”、T10聯(lián)盟的“行業(yè)隊(duì)”和多個(gè)“地方隊(duì)”等各種協(xié)作聯(lián)盟，但其效果不佳，根本原因還是存在相應(yīng)的行業(yè)壁壘，較少有跨行業(yè)間并選擇合適的相應(yīng)企業(yè)進(jìn)行聯(lián)合協(xié)作。并且目前主要還集中于電池的制作，而象磷酸鐵鋰等電池是美國(guó)人的專(zhuān)利，國(guó)內(nèi)通過(guò)引進(jìn)來(lái)完善其制作工藝。電池固然重要，且我們也應(yīng)設(shè)法為擁有下一代電池的核心技術(shù)而努力。但對(duì)整輛電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)電機(jī)是“心臟”；電控是“大腦”；電池是能量之源；均為核心技術(shù)的關(guān)鍵。通過(guò)分析可說(shuō)明電動(dòng)汽車(chē)的最佳驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)應(yīng)為輪轂電機(jī)，特別是曾提出的兼有電動(dòng)、發(fā)電回饋和電磁制動(dòng)多功能輪轂電機(jī)，它均屬小型特種電機(jī)。而國(guó)資委將投資千億元集16家央企組成的聯(lián)盟中，僅有一家電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)為中國(guó)東方電氣集團(tuán)，且又是生產(chǎn)巨型、大型電機(jī)的。

電動(dòng)汽車(chē)未能及時(shí)推廣的主要原因是性?xún)r(jià)比?，F(xiàn)所研發(fā)的電動(dòng)汽車(chē)由于受傳統(tǒng)汽車(chē)設(shè)計(jì)思路束縛，結(jié)構(gòu)基本在傳統(tǒng)汽車(chē)基礎(chǔ)上改裝而成。如純電動(dòng)汽車(chē)把原有發(fā)動(dòng)機(jī)換成蓄電池和驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制器，其余結(jié)構(gòu)幾乎沒(méi)變。但由于現(xiàn)所研發(fā)的電動(dòng)汽車(chē)因沒(méi)從結(jié)構(gòu)上作突破性改進(jìn)，使性?xún)r(jià)比也難有突破性提高以滿(mǎn)足民眾要求。為此國(guó)家近期推出私人購(gòu)買(mǎi)新能源汽車(chē)實(shí)施財(cái)政補(bǔ)貼的相關(guān)措施，但沒(méi)能從技術(shù)上根本解決問(wèn)題。作為國(guó)家政策調(diào)控更應(yīng)從鼓勵(lì)基礎(chǔ)的實(shí)質(zhì)性研究和跨行業(yè)協(xié)調(diào)上下功夫，盡管電動(dòng)汽車(chē)研發(fā)熱已持續(xù)多年，但還存在較多低檔次重復(fù)性研發(fā)，許多研究成果難以得到有效的合理共享，許多有用的基礎(chǔ)性研究和發(fā)明專(zhuān)利難以得到實(shí)質(zhì)性應(yīng)用，國(guó)內(nèi)已有的研究成果還會(huì)從國(guó)外引進(jìn)，甚至重復(fù)引進(jìn)。諸如此類(lèi)的弊端問(wèn)題需從國(guó)家體制與政策上找其根本原因。

2 未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)最佳結(jié)構(gòu)的探索

作為新興機(jī)電一體化電動(dòng)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，須遵循汽車(chē)?yán)碚?、電機(jī)拖動(dòng)理論及其控制理論為基礎(chǔ)。對(duì)于電機(jī)拖動(dòng)理論的重要性在前述分析現(xiàn)有電動(dòng)汽車(chē)的實(shí)例中已表明，關(guān)鍵是找出最適合汽車(chē)多變行駛工況特點(diǎn)的電機(jī)類(lèi)型和最佳驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)形式。按汽車(chē)?yán)碚摗?chē)輛動(dòng)力學(xué)分析：采用四輪驅(qū)動(dòng)可全面利用車(chē)輪對(duì)地面附著力和提高汽車(chē)通過(guò)性；采用四輪轉(zhuǎn)向可極大地減小低速轉(zhuǎn)彎半徑，提高高速轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性和響應(yīng)性；采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)經(jīng)電子差速將去掉機(jī)械差速及左右半軸等機(jī)構(gòu)即可全面降低車(chē)身高度，并使所需最大質(zhì)量體積的蓄電池作為配重物經(jīng)適當(dāng)分散(如安置于前后座位下)布局來(lái)盡可能降低車(chē)輛質(zhì)心高度，以提高車(chē)輛側(cè)翻閾值即側(cè)向操縱穩(wěn)定性。根據(jù)控制理論分析，改善整車(chē)性能需提高汽車(chē)對(duì)驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)和轉(zhuǎn)向三大執(zhí)行機(jī)構(gòu)的快速響應(yīng)性，利用當(dāng)今迅猛發(fā)展的微電子等技術(shù)，通過(guò)檢測(cè)反饋控制可極大地提高汽車(chē)操控、穩(wěn)定及安全性能。

汽車(chē)驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向三大執(zhí)行機(jī)構(gòu)即是制約整輛汽車(chē)性能的主要環(huán)節(jié)，其快速響應(yīng)性也是決定操控汽車(chē)安全穩(wěn)定行駛的重要因素。針對(duì)傳統(tǒng)汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、由液壓等方式制動(dòng)和轉(zhuǎn)向助力因摩擦阻尼使動(dòng)態(tài)響應(yīng)均較慢，從而制約了整車(chē)性能難以有效提高。為此綜合多項(xiàng)技術(shù)深入分析研究，利用電機(jī)的電與磁轉(zhuǎn)換是按光速進(jìn)行的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程，提出能全面提高電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向三大執(zhí)行機(jī)構(gòu)快速響應(yīng)性和性?xún)r(jià)比的四項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利：兼有電動(dòng)、發(fā)電回饋和電磁制動(dòng)多功能磁阻式輪轂電機(jī)；具有啟動(dòng)繞組的單相開(kāi)關(guān)磁阻式多功能輪轂電機(jī)；基于直線(xiàn)電機(jī)控制的汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)四輪轉(zhuǎn)向電子差速控制系統(tǒng)。

通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)的調(diào)速動(dòng)力特性分析比較，說(shuō)明電動(dòng)汽車(chē)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)相對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)有數(shù)千倍的調(diào)速比、數(shù)百倍的快速響應(yīng)性、相當(dāng)?shù)亩虝r(shí)過(guò)載能力以及節(jié)能等諸多優(yōu)勢(shì)。但要使電機(jī)各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)能充分發(fā)揮，還須對(duì)電動(dòng)汽車(chē)結(jié)構(gòu)作突破性變革與優(yōu)化。同樣上述四項(xiàng)發(fā)明技術(shù)在電動(dòng)汽車(chē)要有效發(fā)揮，并充分利用高速發(fā)展的微機(jī)控制、傳感測(cè)量和電機(jī)驅(qū)動(dòng)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，全面提高整車(chē)性能，也需通過(guò)統(tǒng)籌考慮電動(dòng)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)布局。為此綜合汽車(chē)、電機(jī)、控制三大理論的分析，提出了電動(dòng)汽車(chē)的最佳結(jié)構(gòu)應(yīng)由含多功能輪轂電機(jī)的車(chē)輪、高儲(chǔ)能裝置、高性能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和數(shù)字化整車(chē)控制系統(tǒng)四大基礎(chǔ)部件加車(chē)身、底盤(pán)與內(nèi)飾等組成。它將極大簡(jiǎn)化機(jī)械機(jī)構(gòu)、降低成本和車(chē)載自重、節(jié)能減噪、提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)及控制性能，以提高電動(dòng)汽車(chē)性?xún)r(jià)比來(lái)使盡快普及商品化。圖1所示為四大基礎(chǔ)部件在純電動(dòng)汽車(chē)上的結(jié)構(gòu)布局示意圖。四大部件既具電動(dòng)汽車(chē)的基本特色，也是其核心，而其他部件與傳統(tǒng)汽車(chē)類(lèi)同，所以在此對(duì)四大基礎(chǔ)部件分別簡(jiǎn)述如下。

1）含多功能輪轂電機(jī)的車(chē)輪。即為采用四臺(tái)含兼有電動(dòng)、發(fā)電回饋和電磁制動(dòng)多功能輪轂電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制模塊的車(chē)輪，它利用前述兩項(xiàng)專(zhuān)利結(jié)合輪轂電機(jī)的諸多優(yōu)勢(shì)，將為電動(dòng)汽車(chē)確立最佳電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。微機(jī)多CPU總線(xiàn)控制已是現(xiàn)代汽車(chē)較多采用的控制方式。對(duì)于四輪轂電機(jī)控制運(yùn)用CPU總線(xiàn)技術(shù)，將驅(qū)動(dòng)控制模塊集成在車(chē)輪內(nèi)，可極大簡(jiǎn)化電動(dòng)汽車(chē)內(nèi)部線(xiàn)路布局，即提高可靠性，也便于故障診斷和維修。實(shí)施該機(jī)電一體模塊化控制結(jié)構(gòu)將有利于提高性?xún)r(jià)比。而多功能輪轂電機(jī)采用了變磁阻電機(jī)，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固可靠、電機(jī)與控制器綜合成本低、調(diào)速性能好、效率高等優(yōu)點(diǎn)，與目前普遍應(yīng)用的交流變頻或永磁無(wú)刷等電機(jī)相比，特別具有高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、可控起動(dòng)電流和較高短時(shí)過(guò)載能力，更適于汽車(chē)重載起步，頻繁起停、升降速的多變工況和蓄電池需避免大電流輸出等各種特殊要求。作為一種新興機(jī)電一體化能量轉(zhuǎn)換裝置，其應(yīng)用需在大功率開(kāi)關(guān)管和高速數(shù)字信號(hào)處理器DSP快速發(fā)展基礎(chǔ)上獨(dú)顯優(yōu)勢(shì)。通過(guò)結(jié)構(gòu)改進(jìn)又提高了電磁制動(dòng)效能，而發(fā)電回饋-電磁制動(dòng)相結(jié)合反復(fù)進(jìn)行的制動(dòng)過(guò)程，類(lèi)似于防抱死制動(dòng)系統(tǒng)或驅(qū)動(dòng)防滑轉(zhuǎn)控制的制動(dòng)過(guò)程，從而可提高車(chē)輛行駛的安全性和操控性。輪轂電機(jī)的“零傳動(dòng)”方式直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，使汽車(chē)結(jié)構(gòu)發(fā)生了脫胎換骨的變革。機(jī)械傳動(dòng)鏈的縮短，即極大提高對(duì)車(chē)輪控制的快速響應(yīng)性，也降低大量機(jī)械部件成本和車(chē)載自重，提高整車(chē)驅(qū)動(dòng)效率，有利于節(jié)能減噪，還騰出許多空間便于汽車(chē)總體布局。由于只有驅(qū)動(dòng)輪才能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收，省去機(jī)械傳動(dòng)損耗對(duì)車(chē)輪動(dòng)能回收又更直接，采用四臺(tái)兼有發(fā)電回饋功能的輪轂電機(jī)，在汽車(chē)滑行、降速和下坡行駛中可成倍提高動(dòng)能回收率。鑒于輪轂電機(jī)功率受結(jié)構(gòu)體積限制，采用四臺(tái)輪轂電機(jī)替代常規(guī)單臺(tái)電機(jī)以實(shí)現(xiàn)小馬拉大車(chē)，而四輪驅(qū)動(dòng)即為高檔轎車(chē)的4WD方式又可充分利用車(chē)輪對(duì)地面附著力，極大改善車(chē)輛的越野通過(guò)性、防滑制動(dòng)、快速轉(zhuǎn)向等來(lái)增強(qiáng)操控車(chē)輛行駛的穩(wěn)定性。

2）高儲(chǔ)能裝置。高儲(chǔ)能裝置包括燃料電池和各類(lèi)高性能蓄電池等。氫燃料電池因氫原料問(wèn)題，現(xiàn)階段還難以推廣應(yīng)用。蓄電池雖可采用目前成熟、價(jià)格低的鉛酸蓄電池，但按技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀應(yīng)盡可能采用我國(guó)有得天獨(dú)厚資源優(yōu)勢(shì)的鋰電池，如磷酸鐵鋰電池、聚合物鋰離子蓄電池等，或采用高比功率、低比能量的超級(jí)電容與高比能量、低比功率鋁空氣電池相結(jié)合，以及其他的多種組合形式。通過(guò)揚(yáng)長(zhǎng)避短、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，來(lái)綜合提高加速、爬坡以及續(xù)駛里程等性能。近據(jù)報(bào)道，一種既可用作充電電池、也可用作燃料電池的鋰-空氣電池在技術(shù)上已獲得突破性進(jìn)展。該電池作充電電池用時(shí)，比能量可高于現(xiàn)有鋰離子電池十幾～數(shù)十倍，如作為燃料電池用，采用更換正極的水性電解液和負(fù)極的金屬鋰，其能量密度和更換時(shí)間均有望優(yōu)于傳統(tǒng)的加油方式。因此，該鋰-空氣電池若進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用，傳統(tǒng)汽車(chē)和處于過(guò)渡期的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)就有可能被淘汰，而各類(lèi)純電動(dòng)汽車(chē)和燃料電池汽車(chē)將被很快普及應(yīng)用。據(jù)預(yù)估該鋰-空氣電池還需10年有望能進(jìn)入商用，當(dāng)然國(guó)家也需投巨資來(lái)加快鋰-空氣電池研究以促使盡早進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用。

3）高性能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。即指能極大改善轉(zhuǎn)向性能由直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)控制的四輪驅(qū)動(dòng)四輪轉(zhuǎn)向電子差速轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。它是在四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)上，結(jié)合另兩項(xiàng)相關(guān)專(zhuān)利技術(shù)而組成，其成熟應(yīng)用將為未來(lái)各類(lèi)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向技術(shù)發(fā)展打下極好基礎(chǔ)。分析汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各功能要求與其相應(yīng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行原理的關(guān)系，由于轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)最終帶動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)臂的橫拉桿均為左右直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，所采用直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)直接帶動(dòng)左右橫拉桿，使控制更直接，動(dòng)態(tài)響應(yīng)更快，且省去了大量機(jī)械或液壓部件，即使結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)捷，也能節(jié)能減噪。利用直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)控制特點(diǎn)，即可方便地充分滿(mǎn)足轉(zhuǎn)向力隨車(chē)速變化的各控制要求，又提高了轉(zhuǎn)向精度和實(shí)施高性能汽車(chē)四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性?xún)r(jià)比。通過(guò)對(duì)電子差速轉(zhuǎn)向原理分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)，提出四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)四輪轉(zhuǎn)向的全新電子差速計(jì)算理論及實(shí)施的結(jié)構(gòu)原理。由于它主要在軟件上增加相關(guān)的算法控制，所需的傳感器等部件均可兼用，硬件成本增加很少。其實(shí)施即可極大地減小低速轉(zhuǎn)彎半徑、提高高速轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性和響應(yīng)快速性。

4）數(shù)字化整車(chē)控制系統(tǒng)。即采用數(shù)字化液晶顯示、多CPU微機(jī)總線(xiàn)控制方式，可分為基本型和高性能型?；拘蛢H滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)基本控制要求，使其盡快進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用。高性能型需采用多傳感器進(jìn)行四輪驅(qū)動(dòng)四輪轉(zhuǎn)向與電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP相結(jié)合的控制方式，對(duì)此，利用多功能輪轂電機(jī)四輪驅(qū)動(dòng)結(jié)合直線(xiàn)電機(jī)控制四輪轉(zhuǎn)向可極大地提高汽車(chē)驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向三大執(zhí)行機(jī)構(gòu)快速響應(yīng)性，避免現(xiàn)有高檔轎車(chē)采用傳統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢使性能難以有效發(fā)揮。而采用能進(jìn)行數(shù)控插補(bǔ)實(shí)現(xiàn)多軸伺服聯(lián)動(dòng)，控制機(jī)車(chē)精確行走各種曲線(xiàn)、曲面軌跡的微機(jī)控制，用來(lái)控制多功能輪轂電機(jī)實(shí)現(xiàn)四輪驅(qū)動(dòng)四輪轉(zhuǎn)向，按所測(cè)信號(hào)及時(shí)準(zhǔn)確調(diào)整前、后、左、右各車(chē)輪的驅(qū)動(dòng)力、制動(dòng)力、轉(zhuǎn)向角將會(huì)更易實(shí)施。并利用四輪驅(qū)動(dòng)提高了地面附著力（俗稱(chēng)抓地能力），這可全面提高汽車(chē)行駛的穩(wěn)定性、操控性、安全性以及轉(zhuǎn)向性能，還將極大提高整車(chē)性?xún)r(jià)比。