1、轮毂电机分布式驱动控制 系统关键技术浙江大浙江大学学 能源工能源工程学程学院院动力机械及车辆工程研究动力机械及车辆工程研究所所2019中国电动汽车驱动与控制技术论坛集集 成成 度度电驱动系统集成化发展趋电驱动系统集成化发展趋势势标准化动力底标准化动力底盘盘趋趋势势电驱动系统的集电驱动系统的集成成驱动与制动系统的智能化集驱动与制动系统的智能化集成成底盘标准化集底盘标准化集成成分布式驱动是电驱动未来发展趋势轮毂驱动系轮毂驱动系统统电机电机+电控电控+减速机集成减速机集成驱驱 动单动单元元物理集成（过渡物理集成（过渡）分体式驱分体式驱动动单单元元传统单驱动源集中式驱动1、节省底盘空间节省底盘空间，使
2、车辆 的载荷分布能更加灵活。2传、提高传动提高传动效效动系统带来的率率，减少了 能量损耗。3分分、布布提提式式高高驱驱车车动动辆辆控控动动制制力性力性，轻松 实现全时四驱、前驱、后驱 等多种驱动形式。4、提高车辆稳定性提高车辆稳定性，各电 机转矩独立可控、响应快，通过协调控制各电机实现稳 定性控制。多驱动源分布式驱动优势保时保时捷捷 Mission Mission E E（20152015年，前后轴两电机年，前后轴两电机）各车企推出的分布式驱动概念车丰丰田田 ME.WE ME.WE 及及 FCVFCV Plus Plus（20132013年，四轮毂电机年，四轮毂电机）奔驰奔驰SLSSLS AM
3、G AMG电动电动版版（20132013年，四轮边电机年，四轮边电机）蔚蔚来来 EP9EP9（20162016年，四轮边电机年，四轮边电机）捷豹捷豹I-PACE（量产（量产）I-PACE在前后轴上各配有两个电机，以此实现四驱功能。最大续航里程500km；最大功率为400Ps；最大扭矩为696Nm；0-96km/h加速时间为4.5s。2018日内瓦车展的分布式驱动电动车奥奥迪迪e-trone-tron quattroquattro搭载前后两台电机，全 时四驱。综合最大功率 可以达到300kw，峰值 扭矩为664Nm，百公里 加速只要5.7s，续航里 程可以超过400km。与 保时捷Mission
4、 e车系 同平台。大大众众I.D.I.D.VizzionVizzion搭载前后两台电机，全时四驱。最大功率 为225kW，最大续航里 程为665km。基于MEB 大众的纯电动平台，所以很多东西都围绕 着电动车的三电进行 设计。首先一大优势 就是释放了不少空间。保时保时捷捷Mission Mission e e CrossCross TurismoTurismo搭载前后两台电机，全时四驱。最大输出 功率为440kW，百公里 加速时间为3.5s，最 大续航里程为500km。与奥迪e-tron车系同 平台。2018日内瓦车展的分布式驱动电动车单电机集中式驱动：特斯拉 Model S 85,Model
5、 S P85双电机前后分布式驱动：特斯拉 Model S P85D,Model S P100DTesla 驱动方式双电机分布式后驱,12米电动客车，最高车速62km/h，续驶里程250km，量产轮边电机减速驱动，最大功率 90kW2，最大扭矩 500Nm2，电池电压540V，324kWh比亚迪 K9 驱动方式分布式驱动乘用车的技术瓶颈轮毂电机已安装在了欧洲国家的轮毂电机已安装在了欧洲国家的十十 几辆公交客车上运几辆公交客车上运营营采用两轮边电机的比亚采用两轮边电机的比亚迪迪 K9K9电动公电动公交交 车，已经出口欧美几十个国家，在车，已经出口欧美几十个国家，在国国 内杭州等多个城市运内杭州等多
6、个城市运营营分布式驱动电动汽车为 什么首先在公交客车上 实现量产？1.行驶工况较为简单2.车速不高复杂工况下分布式驱动电动汽车的 动动力学控制力学控制，是分布式乘用车能否量产化的 关键技术瓶颈，不可回避。独立驱动源个数：1独立驱动源种类：内燃机，电机（轮毂电机、轮边电机、中置电机），分布式 驱动控 制系统 组成执行 器控制 器器轮毂电机、轮边电机轮毂电机、轮边电机分布式驱动控制分布式驱动控制器器方向盘转角传感器方向盘转角传感器、横摆角速度传感器横摆角速度传感器、传感什么是分布式驱动控制？横横摆摆 角角速速 度度传传 感感器器分分 布布 式式 驱驱 动动 控控 制制器器油门信油门信号号刹车信刹车
7、信号号方向盘转方向盘转角角转转矩矩转转速速转转矩矩转转速速转转矩矩转转速速分布式四驱控制系统结构ZJUEVGZJUEVG设计了多种模块，控制算法灵活多样，设计了多种模块，控制算法灵活多样，可可 根据企业实际需求，选择配备不同算法模根据企业实际需求，选择配备不同算法模块块基于横摆力矩控制的基本驱动力分配基于横摆力矩控制的基本驱动力分配+多目标优化多目标优化+驱动防滑驱动防滑+多轮协调控多轮协调控制制驱动力分配驱动力分配基于稳定性目标的分配方基于稳定性目标的分配方式式约约束束稳定性目标函稳定性目标函数数电机效率电机效率MAP图图四电机综合运行效四电机综合运行效率率约约束束驱动力分配驱动力分配基于经
8、济性目标的分配方基于经济性目标的分配方式式故障诊断故障诊断+失效控失效控制制电机电机硬性硬性故障失效控故障失效控制制电机电机软性软性故障失效控故障失效控制制基于驾驶员意图分析的分布式驱动控基于驾驶员意图分析的分布式驱动控制制基于横摆力矩控制的电制动力分基于横摆力矩控制的电制动力分配配分布式驱动与分布式驱动与ESCESC融合设计方融合设计方案案基于分布式驱动控制基于分布式驱动控制的的 智能车道维持系智能车道维持系统统利用车联网技术实现智能交通环境利用车联网技术实现智能交通环境下下 最优分布式四驱控最优分布式四驱控制制稳定性目标分配方式仿真分稳定性目标分配方式仿真分析析前轮驱动力矩后轮驱动力矩四轮
9、驱动力矩1、两侧车轮能实现力矩分配；2、力矩分配根据车辆的转向特性进行；3、前轮由于存在转向角，因此力矩分配 和后轮不同，但总体趋势相同；4、力矩分配以整车的总驱动力矩为基础，对整车动力性影响较小。1.前期各程序编写2.试验时实现监控 功能试验时运行 试验时与外部 控制程序进行数据交换快速控制原型试验平台通讯架构搭通讯架构搭建建CANCAN通讯网通讯网络络分布式驱动控制分布式驱动控制器器横摆角速度传感横摆角速度传感器器方向盘转角传感方向盘转角传感器器软件编软件编写写数据接收程数据接收程序序数据记录程数据记录程序序数据可视化监控界面数据可视化监控界面1数据可视化监控界面数据可视化监控界面2驱动力
10、控制程驱动力控制程序序CAN报文解析程报文解析程序序数据发送程数据发送程序序试验分试验分析析车辆过度转向，期望横摆力矩方向与横摆角速度方向相反，以抑车辆过度转向，期望横摆力矩方向与横摆角速度方向相反，以抑制制 过度转向趋势，各轮驱动力输出符合实过度转向趋势，各轮驱动力输出符合实际际方向盘转方向盘转角角总驱动总驱动力力横摆角速横摆角速度度质心侧偏质心侧偏角角车车速速各轮驱动力各轮驱动力矩矩分布式驱动控制技术应用实例一种用于电动汽车的轮式驱 动分层控制系统及方法，专利号ZL201310328508.X，授权日2015年4月29日一种用于电动汽车的后轮独 立驱动控制系统及方法，专利号ZL201410
11、091170.5，授权日2015年9月16日一种适用于电动汽车的动力 匹配方法，专利号ZL201310541827.9，授权日2015年4月29日ZJUEVG自主研发的轮毂四驱电动汽车“新火2号”ZJUEVG与苏州金龙合作研发的采用两轮毂电机驱动的电动客车E-Taction 轮毂电轮毂电机机分布式驱动控制技术应用实例ZJUEVG与苏州金龙合作研发的采用两 轮毂电机驱动的电动客车成功参展“2017年北京国际道路运输、城市公交车辆及零部件展览会”应用海格G-ECO智慧节能系统，采用E-Traction双轮毂 电机及浙大设计的分布式驱动控制及驱动防滑策略，研发出能耗小、效率高、动力足的电动城市客车。分布式驱动控制技术应用实例ZJUEVG与伯坦科技、时空电动正合作研发的采用四轮边电机 驱动的电动网约车、电动物流车双输出减速双输出减速器器模块化电模块化电机机双电机前驱布双电机前驱布置置时空网约车时空网约车ER30电动物流电动物流车车分布式驱动控制技术应用实例东风裕隆试车场蛇形行驶实验路面条件：潮湿但无积水的铺装粗 糙路面备注：（1）尽量保证方向盘转动幅 度一致；（2）保证安全的前提下，不使用制动。方向盘转角数方向盘转角数据据车速数车速数据据电机转矩数电机转矩数据据实验场地实实验场地实拍拍
