分布式驅(qū)動(dòng)新能源汽車驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀

于進(jìn)川

摘要：分布式驅(qū)動(dòng)新能源汽車是在環(huán)境污染和能源危機(jī)的雙重壓力下所研發(fā)出的新技術(shù)汽車，其相對(duì)于傳統(tǒng)汽車優(yōu)勢(shì)明顯，污染較低，且對(duì)不可再生能源的消耗較小。本文對(duì)分布式驅(qū)動(dòng)新能源汽車的控制技術(shù)進(jìn)行了現(xiàn)狀分析，闡述了驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展存在的問題，為驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展提供一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：分布式驅(qū)動(dòng);新能源汽車;驅(qū)動(dòng)控制;控制方法

引言

人類的高速發(fā)展離不開能源的消耗，在消耗能源的同時(shí)，一方面加重了對(duì)環(huán)境的污染，另一方面也加快了地球上人類賴以生存的不可再生能源的消耗速度，因此，新能源汽車作為可以有效解決環(huán)境污染問題與能源危機(jī)問題的重要途徑，是新時(shí)代汽車發(fā)展的趨勢(shì)。在新能源汽車發(fā)展過程中，出現(xiàn)了分布式驅(qū)動(dòng)汽車，這種分布式驅(qū)動(dòng)相比于傳統(tǒng)電動(dòng)汽車具有獨(dú)特的動(dòng)力系統(tǒng)與傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，在形式過程中各個(gè)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩獨(dú)立可控，這就為新能源汽車底盤控制提供了便利。在使用分布式驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)后，新能源汽車的穩(wěn)定性大大提高，汽車形勢(shì)的安全性與平順性也大幅度提升。

1 分布式驅(qū)動(dòng)新能源汽車

1.1 分布式驅(qū)動(dòng)新能源汽車的結(jié)構(gòu)

分布式驅(qū)動(dòng)新能源汽車的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)汽車不同，其特點(diǎn)為根據(jù)電機(jī)的安裝位置分別安裝輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)與輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過這樣的方式，動(dòng)力可以通過減速結(jié)構(gòu)。

由傳動(dòng)軸傳遞給車輪，如圖1所示。

電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)通過萬向節(jié)的方式安裝在車架上，所以這兩部分的質(zhì)量都成為了簧載質(zhì)量，大大提高了車輛行駛的穩(wěn)定性。但是，在使用這種結(jié)構(gòu)的情況下會(huì)導(dǎo)致車內(nèi)電機(jī)與減速機(jī)構(gòu)等裝置缺乏緊湊性，而且在形式的過程中，減速機(jī)構(gòu)會(huì)直接影響到機(jī)械的功率。所以在使用分布式驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)時(shí)，使用的電機(jī)轉(zhuǎn)速藥膏，這樣可以保證電機(jī)的質(zhì)量較小，有利于結(jié)構(gòu)的空間架構(gòu)，而且高速電機(jī)能夠大大提高汽車的動(dòng)力。

輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車相對(duì)于分布式驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)具有傳動(dòng)效率更高，結(jié)構(gòu)更緊湊等特點(diǎn)。輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的信息單元為電動(dòng)機(jī)，反應(yīng)速度較快，操作穩(wěn)定性較高，在整體結(jié)構(gòu)框架內(nèi)移除了傳統(tǒng)汽車的變速箱與離合器、傳動(dòng)軸、差速器等傳動(dòng)裝置，大大減少了車身的重量。每個(gè)輪轂電機(jī)都可以對(duì)車輪進(jìn)行獨(dú)立控制與驅(qū)動(dòng)，可以合理有效的分配能量，側(cè)面減少了能源的消耗，提高了整車能源的制動(dòng)能量回收，更加節(jié)約能源。圖2所示為輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)框圖。

1.2 分布式驅(qū)動(dòng)新能源汽車的優(yōu)勢(shì)

分布式驅(qū)動(dòng)新能源汽車的最大優(yōu)勢(shì)就是相比于傳統(tǒng)集中驅(qū)動(dòng)式新能源汽車具有單獨(dú)驅(qū)動(dòng)與單獨(dú)制動(dòng)的能力，每個(gè)車輪都可以使用回饋制動(dòng)，而且分布式驅(qū)動(dòng)新能源汽車在搭載線控液壓制動(dòng)系統(tǒng)后，可以更進(jìn)一步的進(jìn)行單獨(dú)制動(dòng)。其主要優(yōu)勢(shì)有如下幾點(diǎn)：

（1）分布式驅(qū)動(dòng)新能源汽車的操作安全性較高。

傳統(tǒng)汽車在行駛過程中，如需進(jìn)行驅(qū)動(dòng)或制動(dòng)，通常都是使用一個(gè)或多個(gè)車輪改變與地面的相互運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行影響形式。而分布式驅(qū)動(dòng)新能源汽車可以更好地理由動(dòng)力學(xué)特性，采用輪轂電機(jī)或輪邊電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)或制動(dòng)的切入點(diǎn)，在制動(dòng)中可以通過力學(xué)原理精準(zhǔn)控制回收動(dòng)能。

（2）分布式驅(qū)動(dòng)新能源汽車的驅(qū)動(dòng)力分配方式。

由上文得知，分布式驅(qū)動(dòng)新能源汽車的驅(qū)動(dòng)力可以通過單獨(dú)的電機(jī)進(jìn)行最優(yōu)分配。由于在行駛過程中，路面狀況、電池電機(jī)狀態(tài)、駕駛意向等眾多因素的影響，合理分配驅(qū)動(dòng)力是汽車形勢(shì)中的重中之重，最優(yōu)的驅(qū)動(dòng)力分配不但可以根據(jù)多種復(fù)雜因素進(jìn)行精細(xì)化控制，還能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)車輪之間的整體優(yōu)化控制，更符合動(dòng)力學(xué)原理。

2 分布式驅(qū)動(dòng)新能源汽車驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)

分布式驅(qū)動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展可以有效提高汽車的綜合性能，在分布式驅(qū)動(dòng)中，需要使用到電子差速技術(shù)模擬差速器的基本功能。

2.1 電子差速技術(shù)

分布式驅(qū)動(dòng)新能源汽車驅(qū)動(dòng)控制中最重要的技術(shù)就是電子差速技術(shù)。由于分布式驅(qū)動(dòng)新能源汽車的各個(gè)車輪的轉(zhuǎn)速和驅(qū)動(dòng)控制是獨(dú)立的，在復(fù)雜的行駛過程中，需要電子差速技術(shù)對(duì)各個(gè)車輪所需動(dòng)力進(jìn)行詳細(xì)具體的計(jì)算。方向盤的角度輸出信號(hào)是電子差速技術(shù)首先需要計(jì)算的。電子差速器通過汽車轉(zhuǎn)向時(shí)方向盤的輸出以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的不同位置進(jìn)行信號(hào)接收，分析數(shù)據(jù)變化，而后對(duì)電機(jī)輸出信號(hào)，改變電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)車輛正常行駛。

2.2 電子差速技術(shù)實(shí)現(xiàn)途徑

電子差速技術(shù)可以通過兩種方法實(shí)現(xiàn)：一是以車輪的轉(zhuǎn)速為控制變量，通過控制器對(duì)各驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩進(jìn)行分別調(diào)節(jié)控制。這種方法也可以將控制對(duì)象改變?yōu)轵?qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率。分別調(diào)節(jié)電機(jī)的難度較高，需要配置高性能的電機(jī)同時(shí)計(jì)算多方面外界因素，但控制驅(qū)動(dòng)滑轉(zhuǎn)率也較難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)闊o法實(shí)時(shí)對(duì)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率進(jìn)行監(jiān)控;二是在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行變動(dòng)，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行差速控制，但該方法的加工難度較大，也不能將分布式驅(qū)動(dòng)新能源汽車的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到最大。

3 分布式驅(qū)動(dòng)新能源汽車驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的展望與總結(jié)

目前分布式驅(qū)動(dòng)新能源汽車在驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)有了不小的發(fā)展，但是仍不能滿足現(xiàn)階段新能源汽車驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的去求。因此，分布式驅(qū)動(dòng)技術(shù)的動(dòng)力學(xué)控制技術(shù)需要更為安全、平穩(wěn)、精細(xì)化的控制技術(shù)，這些都是未來分布式驅(qū)動(dòng)新能源汽車驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]苑國良.電動(dòng)汽車的電池技術(shù)[J].機(jī)電信息，2018 （14）.

[2]涂東曉.電動(dòng)汽車“快跑”[J].新財(cái)經(jīng)，2017 （03）.

[3]張煜，張春潤(rùn)，資新運(yùn)，姜大海.電動(dòng)汽車核心技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)[J].汽車電器，2017 （09）.