部分自动驾驶五座电动轮车驱动系统设计及电子差速控制研究文献综述
2020-04-14 17:29:30
由于日益严重的能源危机与环境污染问题,主流国家已先后制定燃油车退市时间表:荷兰、挪威、比利时、瑞士和德国等国家提出在 2020~2030 年禁售传统燃油车;法国计划从 2040 年开始全面停售燃油车;欧盟计划2050年欧盟全境停售传统燃油车;我国也就发展新能源汽车公布了双积分管理办法,并计划从 2040 年开始全面停售燃油车。与此同时,大众、奔驰、宝马、本田、丰田等世界大型汽车企业,也都宣布了新能源汽车计划。同时大力发展电动汽车符合我国国情我国2016年国内石油2/3依靠进口,进口石油里有82%用于汽车消耗,我国目前的战略石油贮备仅可供应34天,出于国家安全的角度,我国也应大力发展电动汽车;同时我国汽车工业起步晚,在传统燃油车领域落后欧美发达国家,但是在电动汽车领域,中国并不落后,甚至在电机、电池等方面有着自身优势:稀土是永磁电机的关键材料,我国的稀土产量占据了世界产量的95%;在全球电池出货量中比亚迪和宁德时代则稳居前三名。因此大力发展电动汽车对环境保护及我国汽车工业发展均有着重要意义。
电动轮驱动汽车是一种全新的电动汽车型式。驱动电机直接或通过减速器间接安装在车轮上,构成电动轮[1]。电动轮的布置灵活,当被用作电动汽车的两个后轮、两个前轮或者四个车轮,对应的电动汽车成为后轮驱动、前轮驱动或者四轮驱动汽车。与传统的以内燃机为动力的汽车和单电机集中驱动的电动汽车相比,电动轮驱动汽车在传动结构、操控性能、能源利用、整车布置等方面有独特的技术特点和优势[2,3],主要体现在如下方面:
① 利用电机直接驱动车轮,从而省略了离合器、换档操纵装置、变速器、传动轴和驱动桥,使得传动系统和底盘结构简化,从而增加了车辆可利用空间,且由于传动链被大大缩短,传动效率高。
② 每个电动轮的驱动力可直接独立控制,且电机具有转矩快速响应的特点,从而使汽车动力学控制更为灵活,通过合理控制各电动轮的驱动力,可以提高整车的操纵稳定性。
③ 车辆的动力控制由传统的机械结构连接转化为电气连接,使牵引力控制系统(TCS)、防抱死制动系统(ABS)等电控系统的实现变得简单,同时解决了传统结构带来的时间延迟问题,提高了响应速度和精度。
④ 制动时,易于实现各电动轮机电复合制动和制动能量回馈利用。当车辆缓慢减速时,仅采用回馈制动回收能量;当车辆紧急制动时,采用机电复合制动,实现快速制动。既保证了制动效能又实现制动过程中的能量回收利用,提高能量利用率,节约能源。
⑤ 省去了传统的机械传动系统,底盘结构大为简化,从而使得整车布置和车身造型设计的自由度增加。
由此可见,电动轮驱动汽车整车布置、整车动力学控制等方面有着独特的优势,是电动汽车未来研发的一个重要方向。
电动轮驱动汽车由于没有传统汽车上的机械差速器,在车辆转弯时左右车轮必须借助电子差速器协同控制。电子差速器根据当前的工况,主动的调节左右车轮的驱动转矩和转速等,减小了车轮的滑转率,提高了车辆的操纵稳定性和行驶安全性。因此,电子差速控制的研究对于电动轮驱动汽车有着重要的意义。
国内外研究现状