線控驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

? 針對內(nèi)燃機汽車，線控油門系統(tǒng)已取代傳統(tǒng)油門系統(tǒng)，市面上99%以上的車型都配線控油門系統(tǒng)；

? 針對新能源汽車，目前主流的驅(qū)動方案有集中電機驅(qū)動和分步電機驅(qū)動，目前集中電機驅(qū)動方案得到了大量的應(yīng)用，但正朝著以輪邊和輪轂電機為代表的分布電機驅(qū)動形式發(fā)展。

集中電機驅(qū)動

? 單電機驅(qū)動結(jié)構(gòu)主要由電動機、減速器、傳動半軸和差速器等結(jié)構(gòu)組成，無需離合器和變速器，因此機艙空間可以壓縮到非常??；

? 雙電機驅(qū)動結(jié)構(gòu)主要由電動機、減速器、傳動半軸等結(jié)構(gòu)組成，通過驅(qū)動單元來驅(qū)動兩側(cè)車輪，可以提供較大扭矩，雙電機驅(qū)動方案一般通過電子程序來控制兩輪間的差速來控制轉(zhuǎn)向。

分布電機驅(qū)動

? 輪邊電機驅(qū)動系統(tǒng)通過電機加 減速器組合對驅(qū)動輪單獨驅(qū)動， 且電機不集成在車輪內(nèi)。電機與固定速比減速器一起安裝在車架上，減速器輸出軸通過萬向節(jié)與車輪半軸相連驅(qū)動車輪。

? 輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)分內(nèi)轉(zhuǎn)子式與外轉(zhuǎn)子式，外轉(zhuǎn)子式采用低速外轉(zhuǎn)子電機，無減速裝置，車輪的轉(zhuǎn)速與電機相同；內(nèi)轉(zhuǎn)子式則采用高速內(nèi)轉(zhuǎn)子電機， 在電機與車輪之間配備固定傳 動比的減速器。

線控驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

? 線控油門系統(tǒng)由油門踏板、踏板位移傳感器、電控單元、數(shù)據(jù)總線、伺服電動機和節(jié)氣門執(zhí)行機構(gòu)組成；

? 線控驅(qū)動系統(tǒng)由電子控制單元（ECU）、功率轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動電機、機械傳動系統(tǒng)、驅(qū)動輪等組成。

線控油門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

? 線控油門系統(tǒng)是通過ECU來調(diào)整節(jié)氣門的，其油門踏板產(chǎn)生的位移數(shù) 據(jù)匯總到ECU，以前單純的以踏板力度控制的節(jié)氣門變成了由數(shù)據(jù)計算后給出的優(yōu)化好的節(jié)氣門開合度，從而提高的燃油經(jīng)濟性。

線控驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

? 純電動汽車的總體結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)汽車基本一致，只是在動力驅(qū)動、能源儲存與供給等關(guān)鍵系統(tǒng)、關(guān)鍵部件上與傳統(tǒng)汽車有著極大的區(qū)別。

? 針對新能源汽車的線控驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要分為集中式驅(qū)動、中央傳動驅(qū)動及分布式驅(qū)動三種類型。目前，電驅(qū) 動橋技術(shù)、輪邊減速驅(qū)動、輪轂電機直接驅(qū)動技術(shù)是主流結(jié)構(gòu)。

線控驅(qū)動工作原理

? 線控油門是通過電纜或線束來控制節(jié)氣門的開度，從表面看是用電纜取代了傳統(tǒng)的油門拉線，但實質(zhì)上不僅僅 是簡單的改變連接方式，而是能對整個車輛的動力輸出實現(xiàn)自動控制功能 。

? 當(dāng)駕駛員需要加速時踩下油門，踏板位置傳感器就將感知的信號通過電纜傳遞給 ECU，ECU根據(jù)此位置信號判斷駕駛員的駕車意圖，并參考發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、進(jìn) 氣壓力傳感器及其他相關(guān)傳感器的電信號，得到最佳的節(jié)氣門開度參數(shù)，然后與當(dāng) 前節(jié)氣門位置進(jìn)行比較，當(dāng)節(jié)氣門的開度與最佳開度參數(shù)不一致時，便輸出控制信 號，控制節(jié)氣門驅(qū)動電機工作，將節(jié)氣門調(diào)整到目標(biāo)開度。

? 純電動汽車的驅(qū)動控制通過嵌入到整車控制器中的控制策略程序來實現(xiàn)，根據(jù)各傳感器輸入信號判斷車輛所處 的工況并決策各工況下驅(qū)動電機的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，然后通過CAN總線將目標(biāo)值發(fā)送給電機控制器（MCU），電機 控制器根據(jù)接收到的命令對電機進(jìn)行控制，以保證車輛的正常行駛。

? 針對整車控制器，控制策略的輸入信號有加速踏板開度、制動踏板開度、實際擋位、車速、電機轉(zhuǎn)速、電機轉(zhuǎn)矩以及電池SOC信號等，這些信號 經(jīng)過處理后經(jīng)由CAN總線傳入整車控制器，為驅(qū)動控制策略的判斷和運 算提供依據(jù)。

? 整車控制器輸出扭矩指令信號給到電機控制器MCU，電機控制器 MCU輸出電機的實際扭矩；為確保扭矩安全，根據(jù)能量守恒原理， 利用電機控制器的有功輸出平衡原理，實現(xiàn)電機實際扭矩輸出的監(jiān) 控。電機控制器MCU控制算法為轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制方式。

線控驅(qū)動系統(tǒng)特點分析

? 線控油門系統(tǒng)相比傳統(tǒng)機械油門系統(tǒng)，不但系統(tǒng)質(zhì)量輕，還可以和油壓、發(fā)動機溫度和廢氣再循環(huán)等信息更密 切的結(jié)合，有助減少耗油量和廢氣排出；

? 線控驅(qū)動系統(tǒng)分為集中式驅(qū)動和分布式驅(qū)動兩種，這兩個系統(tǒng)各有優(yōu)缺點。

?線控油門驅(qū)動優(yōu)點：

（1）減少了機械組合 零件，系統(tǒng)質(zhì)量更輕；

（2）可以和油壓、 發(fā)動機溫度和廢氣再循環(huán)等信息有更密切的電子信號結(jié)合，有助減少耗油量和廢氣 排出；

（3）節(jié)氣門開度被簡化成電子信息，有助于提高各項系統(tǒng)的溝通效率；

缺點：成本更高、有一定延遲效果、可靠 性不如機械式油門。

? 集中式驅(qū)動優(yōu)點：

（1）結(jié)構(gòu)緊湊，便于處 理電機冷卻、振動隔振以及電磁干擾等問 題；

（2）整車總布置型式與內(nèi)燃機接近， 前艙熱管理、隔聲處理以及碰撞安全性與原車接近或者容易處理。

缺點：通常要求使用高轉(zhuǎn)速大功率電機， 對電機性能要求高，也具有傳動鏈長，傳動效率低的缺點。

? 分布式驅(qū)動優(yōu)點：

（1）整車布置的靈活性和車身造型設(shè)計的自由度增大，易于實現(xiàn)同底盤不同造型產(chǎn)品的多樣化；

（2）機械傳動系統(tǒng)部分減少或全部取消，可簡化驅(qū)動系統(tǒng)；

（3）電機驅(qū)動力矩響應(yīng)迅速，正反轉(zhuǎn)靈活切 換，驅(qū)動力矩瞬時響應(yīng)快，惡劣工況的適應(yīng) 能力強；

（4）更容易實現(xiàn)電氣制動、機電復(fù) 合制動及再生制動，經(jīng)濟性更高，續(xù)駛里程 更長；

（5）在行駛穩(wěn)定性方面，通過電機力 矩的獨立控制，更容易實現(xiàn)對橫擺力矩、縱向力矩的控制，從而提高整車的操縱穩(wěn)定性及行駛安全；

缺點

（1）分布電機驅(qū)動為滿足各輪運動協(xié)調(diào)， 對多個電機的同步協(xié)調(diào)控制要求高；

（2）電機的分散安裝布置提出了結(jié)構(gòu)布置、熱管理、電磁兼容以及振動控制等多方面的技術(shù)難題。

L3/L4/L5級別下線控驅(qū)動技術(shù)

? 隨著電動車技術(shù)的不斷成熟，對電氣化零部件要求將日益提升，也正推進(jìn)線控驅(qū)動技術(shù)由集中式驅(qū)動向分布式 驅(qū)動不斷發(fā)展。目前線控驅(qū)動正處于集中式驅(qū)動分布的階段，未來隨著自動駕駛及電氣化水平的提高，以輪邊 和輪轂電機為代表的的分布式驅(qū)動技術(shù)方案將得到大量應(yīng)用。

? 在L3/L4級別自動駕駛情況下，新能源汽車線控驅(qū)動架構(gòu)將以中央傳統(tǒng)驅(qū)動為主。中央傳動驅(qū)動有四種布置方 式：（1）發(fā)動機+后橋電機；（2）發(fā)動機+雙電機（帶發(fā)電機）；（3）發(fā)動機+雙電機（不帶發(fā)電機）；（4）發(fā)動機+三電機。

? 另外，發(fā)動機+雙電機/三電機作為電驅(qū)動橋技術(shù)的另外一種方案，同樣通過傳統(tǒng)驅(qū)動和電動驅(qū)動實現(xiàn)四驅(qū)運行， 具有前驅(qū)、后驅(qū)及四驅(qū)自動切換、良好的動力性能和彎道操控性能等優(yōu)點，但技術(shù)要求較高且結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。

? 雙電機全輪驅(qū)動技術(shù)極大地簡化整車結(jié)構(gòu)布局，擁有更多的整車布置空間、更好的加速性能和操控體驗。然而， 存在的最大的難題主要是對電控系統(tǒng)要求非常高。

? 在L5級別的自動駕駛下，以輪邊電機和輪轂電機為代表的分布式驅(qū)動形式將成為主流；
? 輪邊減速驅(qū)動技術(shù)高度集成電機、減速器機構(gòu)及輪轂等部件，具有傳動系統(tǒng)簡潔、質(zhì)量輕、傳動效率高、爬坡 性能好及能量回收效率高等優(yōu)點；但是也存在磨損較快、不易散熱、噪音大及對電控系統(tǒng)要求高等劣勢。

? 輪轂電機驅(qū)動最大特點是動力、傳動、制動系統(tǒng)的高度集成，具有底盤結(jié)構(gòu)大幅簡化、應(yīng)用車型范圍廣、傳動 效率最高等特性。但是受制于技術(shù)成熟度的影響，目前存在車輛穩(wěn)定性不足、復(fù)雜環(huán)境下使用面臨散熱、抗震 等諸多挑戰(zhàn)。