隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)，電動(dòng)汽車逐漸成為了未來汽車的發(fā)展方向。在電動(dòng)汽車中，電機(jī)是一個(gè)重要的組成部分，它負(fù)責(zé)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)汽車運(yùn)行。而分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)則是電動(dòng)汽車中的一種新型電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，它具有傳動(dòng)鏈短、結(jié)構(gòu)緊湊以及改善輪胎附著力分配與驅(qū)動(dòng)效率等優(yōu)勢(shì)，能夠大幅提高電動(dòng)汽車整車綜合性能與能源利用率。

分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本原理

分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由兩個(gè)或多個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)各自的車輪，電機(jī)通過控制轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速來驅(qū)動(dòng)車輪運(yùn)動(dòng)。與傳統(tǒng)的中置式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相比，分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)取消了中間差速器的力矩傳遞，使得電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輪，傳動(dòng)鏈更為簡(jiǎn)單、緊湊。

此外，分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還可以通過電機(jī)單獨(dú)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩的大小和方向，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的輪胎附著力分配，提高車輛操控性和行駛穩(wěn)定性。分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還可以將電機(jī)的最佳效率范圍與車輛的工況匹配，提高了驅(qū)動(dòng)效率和能源利用率。

分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由兩個(gè)或多個(gè)電機(jī)、轉(zhuǎn)向裝置、制動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成，獨(dú)立驅(qū)動(dòng)各自車輪，取消了中間差速器力矩傳遞的一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)方式。每個(gè)電機(jī)分別安裝在車輛的各個(gè)輪轂處，通過電機(jī)控制器控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，從而驅(qū)動(dòng)車輪運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)向裝置用于控制車輛轉(zhuǎn)向，制動(dòng)系統(tǒng)用于控制車輛剎車。

此外，分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還需要配備相應(yīng)的控制系統(tǒng)，用于控制各個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，并實(shí)現(xiàn)輪胎附著力分配的優(yōu)化?？刂葡到y(tǒng)可以采用集中控制或分散控制，也可以采用混合控制的方式。

圖1 - 分布式驅(qū)動(dòng)汽車行駛示意圖

圖2 典型分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車底盤驅(qū)動(dòng)構(gòu)型（圖：同濟(jì)大學(xué)）

分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能

分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有傳動(dòng)鏈短、結(jié)構(gòu)緊湊、能源利用率高、輪胎附著力分配精細(xì)等優(yōu)勢(shì)，能夠大幅提高電動(dòng)汽車整車綜合性能和能源利用效率。其中，輪胎附著力分配精細(xì)是分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪的精細(xì)控制，從而提高車輛的行駛穩(wěn)定性和操控性。此外，分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還可以將電機(jī)的最佳效率范圍與車輛的工況匹配，提高了驅(qū)動(dòng)效率和能源利用率。

相較于傳統(tǒng)的中置式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì)：

1. 傳動(dòng)鏈短：分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，每個(gè)電機(jī)只需驅(qū)動(dòng)一個(gè)車輪，車輛傳動(dòng)鏈長度縮短，減小了傳動(dòng)損耗，提高了效率。

2. 結(jié)構(gòu)緊湊：分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不需要差速器，節(jié)約了空間，使得整車結(jié)構(gòu)更為緊湊。

3. 改善輪胎附著力分配：分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠通過電機(jī)單獨(dú)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩的大小和方向，優(yōu)化輪胎附著力分配，提高車輛操控性和行駛穩(wěn)定性。

4. 提高驅(qū)動(dòng)效率：分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠?qū)㈦姍C(jī)的最佳效率范圍與車輛的工況匹配，提高了驅(qū)動(dòng)效率和能源利用率。

分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還具有能夠提高整車加速性能、降低電機(jī)功率密度、增加動(dòng)力分配靈活性等優(yōu)勢(shì)。

總之，分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一種具有很大潛力的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)方式，有望提高電動(dòng)汽車整車綜合性能與能源利用率。

然而，分布式驅(qū)動(dòng)汽車行駛工況、運(yùn)行模式以及結(jié)構(gòu)參數(shù)等變化會(huì)對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)特性產(chǎn)生巨大影響，若車輛底盤中存在耦合或重疊的各子系統(tǒng)缺乏協(xié)調(diào)控制，必將導(dǎo)致某些復(fù)雜行駛工況下車輛綜合性能的惡化，甚至失穩(wěn)。為有效提升分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車底盤耦合系統(tǒng)的行駛安全性、操縱穩(wěn)定性、平順性及驅(qū)動(dòng)性能，需對(duì)其多源激勵(lì)耦合機(jī)制及運(yùn)動(dòng)形成機(jī)理展開深入科學(xué)研究，解決底盤耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)性能協(xié)同優(yōu)化及其域控制設(shè)計(jì)面臨的關(guān)鍵問題。

分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于能夠提高整車的能源利用率和綜合性能，但在實(shí)際應(yīng)用中，需要解決底盤構(gòu)型設(shè)計(jì)與整車性能高效匹配及協(xié)同優(yōu)化的問題。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，需要深入研究分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車底盤的耦合機(jī)制及其運(yùn)動(dòng)形成機(jī)理。

一種解決方法是基于模型預(yù)測(cè)控制技術(shù)，該方法可以有效地降低分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車底盤系統(tǒng)的耦合性，提高整車的運(yùn)動(dòng)控制性能。具體來說，可以建立分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車底盤的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型，并采用優(yōu)化算法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化算法可以通過調(diào)整各個(gè)控制參數(shù)來實(shí)現(xiàn)整車的高效控制。

另一種解決方法是采用基于故障診斷和容錯(cuò)控制的技術(shù)，這種方法可以提高分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的安全性和可靠性。在這種方法中，需要對(duì)底盤系統(tǒng)進(jìn)行全面的故障診斷和容錯(cuò)控制設(shè)計(jì)，以確保分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車在各種工況下都能夠安全運(yùn)行。

此外，還可以采用虛擬樣機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車底盤系統(tǒng)的高效匹配和協(xié)同優(yōu)化。虛擬樣機(jī)技術(shù)可以模擬分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性，并通過仿真分析來確定最佳的控制參數(shù)和底盤構(gòu)型設(shè)計(jì)方案。

綜上所述，解決分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車底盤構(gòu)型設(shè)計(jì)與整車性能高效匹配及協(xié)同優(yōu)化的問題需要采用多種技術(shù)手段，包括基于模型預(yù)測(cè)控制、故障診斷和容錯(cuò)控制、虛擬樣機(jī)等技術(shù)，以提高整車的運(yùn)動(dòng)控制性能、安全性和可靠性。

圖3 - 四輪分布式驅(qū)動(dòng)扭矩矢量分配原理（圖：中汽中心工程院）

總結(jié)

分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一種新型的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，具有傳動(dòng)鏈短、結(jié)構(gòu)緊湊、能源利用率高、輪胎附著力分配精細(xì)等優(yōu)勢(shì)。它可以大幅提高電動(dòng)汽車整車綜合性能和能源利用率，是未來汽車發(fā)展的重要方向之一，另外，未來分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展還需要更加高效、智能的電機(jī)控制算法和系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)更高的能源利用效率和駕駛體驗(yàn)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)的不斷需求，相信分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在未來將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。

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