戴彦 田红霞

摘 要：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]。

关键词：电动汽车;转向稳定;电子差速

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.123

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，并进行了可靠性、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。2013年，通用汽车公司研发生产的Volt电动汽车在美国开始普及，销量累计达到近7万辆。

我国对电动汽车的发展相对世界其他国家起步较晚，研究相对落后。但近十年来，我国对电动汽车的研究不断加大。“十五”规划期间，我国启动了863电动汽车重大科技项目，总投资达9亿元进行电动汽车的研发。近些年，國内各大车展上，各汽车公司自主研发的电动汽车纷纷亮相。如奇瑞公司的MI-EV，最高时速可达120km/h，采用磷酸铁锂电池续航里程为150km。比亚迪公司的E6，最高时速为160km/h，续航里程为300km。还有吉利公司的EK-1，采用铅酸蓄电池，时速最高在80km/h，续航里程在80km。

3 电子差速控制方法的研究现状

汽车转弯时，由于左右轮转弯半径不同，使其在同时间内滚过的距离是不同的，差速器的左右是使车轮获得不同的车速，因而，差速器使汽车转向的重要组成部分。由于电动汽车直接由轮毂电机控制车轮，去掉了机械差速部分，通过软件编程算法满足行驶要求的差速方法，即为电子差速。

电动汽车的电子差速控制方法主要有以下三种方法：

（1）以Ackermann转向模型（如图1所示）为参考模型，计算出各驱动轮的理想转速，对其进行控制，实现电动汽车的电子差速控制。

辽宁工业大学的孙明江等人以Ackermann模型为参考模型，以左前轮车速为控制目标，通过协调驱动轮转速使其角速度相同，从而实现电动汽车电子差速控制。

在国外，Ju-Sang Lee等人以Ackermann转向模型为电动汽车的参考模型，针对汽车转向时的非线性特问题，提出了一种具有自适应功能的神经网络控制算法，非线性对电子差速控制的影响。

（2）控制电动汽车车轮转矩来完成电动汽车的电子差速控制。日本Yoichi Hori等人在纵向驱动力分配控制研究上取得了良好的控制效果。Yeepien Yang等人独立驱动电动汽车的后轮驱动作为控制对象，提出了内轮为转矩控制方法，外层为横摆运动控制方法的双层控制算法，提高了电子差速系统的鲁棒性。

吉林大学勒立强等人依据实车试验数据建立了四轮独立驱动的电动汽车仿真模型，对驱动电机按转矩模式进行控制，取得了良好的效果。

（3）通过控制电动汽车的单轮最佳滑移率实现电子差速控制。日本，Yoichi Hori等人针对“UOT Electric March I&II”车型，Yoichi Hori等人对电动汽车的驱动防滑控制和车轮最佳滑转率的估算进行了广泛的研究，并取得了不少的研究成果。

浙江大学倪光正等人以独立驱动轮毂式电动汽车为研究对象，运用比例控制估算驱动轮的最佳滑移率为控制目标，并根据驱动轮的滑移率分配驱动轮的输出转矩，实现了轮毂式电动汽车电子差速控制，达到良好效果。

4 结论

由于环境及资源紧缺问题，电动汽车得到大力发展，本文介绍了电动汽车的国内外发展趋势，以及电子差速控制的研究现状，为了保证电动汽车的转向稳定性，必须研究稳定、快速的电子差速系统。

参考文献：

[1]徐国凯，赵秀春，苏航编著.电动汽车的驱动与控制[M].北京：电子工业出版社，2010.

[2]赵艳娥，张建武.轮毂电机驱动电动汽车电子差速系统研究[J].系统仿真学报，2008，20（18）：4767-4768.

[3]崔新，侯明善，秦琴.基于目标最优机动的线性化运动学模型及其特性研究[J].弹箭与制导学报，2004，24（01）：73-75.

[4]陆勇，张建荣，张大明.电动轮技术在电动汽车中的应用及发展趋势[J].机械设计与制造，2006（10）：169-171.

[5]李会.电动汽车电子差速系统研究[D].武汉理工大学，2013.

[6]孙明江.段敏.韩海兰等.轮毂电机电动汽车电子差速控制影响因素分析[J].汽车工程，2015，15（11）：54-56.