轮毂电机分布式驱动控制-系统关键技术课件

轮毂电机分布式驱动控制系统关键技术浙江大学能源工程学院动力机械及车辆工程研究所2019中国电动汽车驱动与控制技术论坛轮毂电机分布式驱动控制系统关键技术浙江大学能源工程学院21集成度电驱动系统集成化发展趋势标准化动力底盘趋势电驱动系统的集成驱动与制动系统的智能化集成底盘标准化集成分布式驱动是电驱动未来发展趋势轮毂驱动系统电机+电控+减速机集成驱动单元物理集成（过渡）分体式驱动单元集成度电驱动系统集成化发展趋势趋势电驱动系统的集成驱动与2传统单驱动源集中式驱动传统单驱动源集中式驱动31、节省底盘空间，使车辆的载荷分布能更加灵活。2传、提高传动效动系统带来的率，减少了能量损耗。3分、布提式高驱车动辆控动制力性，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，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1、节省底盘空间，使车辆的载荷分布能更加灵活。2、提高传动4保时捷MissionE（

2015年，前后轴两电机）各车企推出的分布式驱动概念车丰田ME.WE及

FCVPlus（2013年，四轮毂电机）奔驰SLSAMG电动版（2013年，四轮边电机）蔚来

EP9（2016年，四轮边电机）保时捷MissionE各车企推出的分布式驱动概念车丰田5捷豹I-PACE（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捷豹I-PACE（量产）I-PACE在前后轴上各配有两个电机6奥迪e-tron

quattro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

e车系同平台。大众I.D.

Vizzion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。保时捷MissioneCross

Turismo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奥迪搭载前后两台电机，全时四驱。综合最大功率可以达到307单电机集中式驱动：特斯拉 Model S 85, Model S P85双电机前后分布式驱动：特斯拉 Model S P85D, Model S P100DTesla

驱动方式单电机集中式驱动：特斯拉 Model S 85, Model8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

90kW×2，最大扭矩

500Nm×2，电池电压540V，324kWh比亚迪

K9

驱动方式双电机分布式后驱,12米电动客车，最高车速62km/9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十几辆公交客车上运营采用两轮边电机的比亚迪

K9电动公交车，已经出口欧美几十个国家，在国内杭州等多个城市运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？行驶工况较为简单车速不高复杂工况下分布式驱动电动汽车的动力学控制，是分布式乘用车能否量产化的关键技术瓶颈，不可回避。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十几10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……分布式驱动控制器方向盘转角传感器、横摆角速度传感器、

传感……什么是分布式驱动控制？独立驱动源个数： >1分布式驱动控制系统组成执行器控11横摆角速度传感器分布式驱动控制器油门信号刹车信号方向盘转角转矩转速转矩转速转矩转速分布式四驱控制系统结构横摆角速度传感器分布式驱动控制器油门信号刹车信号12轮毂电机分布式驱动控制-系统关键技术课件13ZJUEVG设计了多种模块，控制算法灵活多样，可根据企业实际需求，选择配备不同算法模块ZJUEVG设计了多种模块，控制算法灵活多样，可根据企业实14基于横摆力矩控制的基本驱动力分配+多目标优化+驱动防滑+多轮协调控制基于横摆力矩控制的基本驱动力分配+多目标优化+驱动防滑+多15轮毂电机分布式驱动控制-系统关键技术课件16驱动力分配—基于稳定性目标的分配方式约束稳定性目标函数驱动力分配—基于稳定性目标的分配方式约束稳定性目标函数17电机效率MAP图四电机综合运行效率约束驱动力分配—基于经济性目标的分配方式电机效率MAP图四电机综合运行效率约束驱动力分配—基于经济性18故障诊断+失效控制电机硬性故障失效控制电机软性故障失效控制故障诊断+失效控制电机硬性故障失效控制电机软性故障失效控制19基于驾驶员意图分析的分布式驱动控制基于驾驶员意图分析的分布式驱动控制20基于横摆力矩控制的电制动力分配基于横摆力矩控制的电制动力分配21分布式驱动与ESC融合设计方案分布式驱动与ESC融合设计方案22基于分布式驱动控制的智能车道维持系统利用车联网技术实现智能交通环境下最优分布式四驱控制基于分布式驱动控制的智能车道维持系统利用车联网技术实现智能23稳定性目标分配方式仿真分析前轮驱动力矩后轮驱动力矩四轮驱动力矩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。稳定性目标分配方式仿真分析前轮驱动力矩后轮驱动力矩四轮驱动力24前期各程序编写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前期各程序编写试验时运行试验时与外部控制程序 进行数据交25通讯架构搭建CAN通讯网络分布式驱动控制器横摆角速度传感器方向盘转角传感器通讯架构搭建CAN通讯网络分布式驱动控制器横摆角速度传感器方26软件编写数据接收程序数据记录程序数据可视化监控界面1数据可视化监控界面2驱动力控制程序CAN报文解析程序数据发送程序软件编写数据接收程序数据记录程序数据可视化监控界面1数据可视27试验分析车辆过度转向，期望横摆力矩方向与横摆角速度方向相反，以抑制过度转向趋势，各轮驱动力输出符合实际方向盘转角总驱动力横摆角速度质心侧偏角车速各轮驱动力矩试验分析车辆过度转向，期望横摆力矩方向与横摆角速度方向相反，28轮毂电机分布式驱动控制-系统关键技术课件29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ZL201410091170.5，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”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30ZJUEVG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31ZJUEVG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与苏州金龙合作研发的采用两轮毂电机驱动的电动客32ZJUEVG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器 模块化电机 双电机前驱布置时空网约车ER30电动物流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33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。方向盘转角数据车速数据电机转矩数据实验场地实拍东风裕隆试车场蛇形行驶实验方向盘转角数据车速数据电机转矩数据34轮毂电机分布式驱动控制-系统关键技术课件35轮毂电机分布式驱动控制系统关键技术浙江大学能源工程学院动力机械及车辆工程研究所2019中国电动汽车驱动与控制技术论坛轮毂电机分布式驱动控制系统关键技术浙江大学能源工程学院236集成度电驱动系统集成化发展趋势标准化动力底盘趋势电驱动系统的集成驱动与制动系统的智能化集成底盘标准化集成分布式驱动是电驱动未来发展趋势轮毂驱动系统电机+电控+减速机集成驱动单元物理集成（过渡）分体式驱动单元集成度电驱动系统集成化发展趋势趋势电驱动系统的集成驱动与37传统单驱动源集中式驱动传统单驱动源集中式驱动381、节省底盘空间，使车辆的载荷分布能更加灵活。2传、提高传动效动系统带来的率，减少了能量损耗。3分、布提式高驱车动辆控动制力性，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，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1、节省底盘空间，使车辆的载荷分布能更加灵活。2、提高传动39保时捷MissionE（

2015年，前后轴两电机）各车企推出的分布式驱动概念车丰田ME.WE及

FCVPlus（2013年，四轮毂电机）奔驰SLSAMG电动版（2013年，四轮边电机）蔚来

EP9（2016年，四轮边电机）保时捷MissionE各车企推出的分布式驱动概念车丰田40捷豹I-PACE（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捷豹I-PACE（量产）I-PACE在前后轴上各配有两个电机41奥迪e-tron

quattro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

e车系同平台。大众I.D.

Vizzion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。保时捷MissioneCross

Turismo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奥迪搭载前后两台电机，全时四驱。综合最大功率可以达到3042单电机集中式驱动：特斯拉 Model S 85, Model S P85双电机前后分布式驱动：特斯拉 Model S P85D, Model S P100DTesla

驱动方式单电机集中式驱动：特斯拉 Model S 85, Model43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

90kW×2，最大扭矩

500Nm×2，电池电压540V，324kWh比亚迪

K9

驱动方式双电机分布式后驱,12米电动客车，最高车速62km/44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十几辆公交客车上运营采用两轮边电机的比亚迪

K9电动公交车，已经出口欧美几十个国家，在国内杭州等多个城市运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？行驶工况较为简单车速不高复杂工况下分布式驱动电动汽车的动力学控制，是分布式乘用车能否量产化的关键技术瓶颈，不可回避。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十几45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……分布式驱动控制器方向盘转角传感器、横摆角速度传感器、

传感……什么是分布式驱动控制？独立驱动源个数： >1分布式驱动控制系统组成执行器控46横摆角速度传感器分布式驱动控制器油门信号刹车信号方向盘转角转矩转速转矩转速转矩转速分布式四驱控制系统结构横摆角速度传感器分布式驱动控制器油门信号刹车信号47轮毂电机分布式驱动控制-系统关键技术课件48ZJUEVG设计了多种模块，控制算法灵活多样，可根据企业实际需求，选择配备不同算法模块ZJUEVG设计了多种模块，控制算法灵活多样，可根据企业实49基于横摆力矩控制的基本驱动力分配+多目标优化+驱动防滑+多轮协调控制基于横摆力矩控制的基本驱动力分配+多目标优化+驱动防滑+多50轮毂电机分布式驱动控制-系统关键技术课件51驱动力分配—基于稳定性目标的分配方式约束稳定性目标函数驱动力分配—基于稳定性目标的分配方式约束稳定性目标函数52电机效率MAP图四电机综合运行效率约束驱动力分配—基于经济性目标的分配方式电机效率MAP图四电机综合运行效率约束驱动力分配—基于经济性53故障诊断+失效控制电机硬性故障失效控制电机软性故障失效控制故障诊断+失效控制电机硬性故障失效控制电机软性故障失效控制54基于驾驶员意图分析的分布式驱动控制基于驾驶员意图分析的分布式驱动控制55基于横摆力矩控制的电制动力分配基于横摆力矩控制的电制动力分配56分布式驱动与ESC融合设计方案分布式驱动与ESC融合设计方案57基于分布式驱动控制的智能车道维持系统利用车联网技术实现智能交通环境下最优分布式四驱控制基于分布式驱动控制的智能车道维持系统利用车联网技术实现智能58稳定性目标分配方式仿真分析前轮驱动力矩后轮驱动力矩四轮驱动力矩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。稳定性目标分配方式仿真分析前轮驱动力矩后轮驱动力矩四轮驱动力59前期各程序编写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前期各程序编写试验时运行试验时与外部控制程序 进行数据交60通讯架构搭建CAN通讯网络分布式驱动控制器横摆角速度传感器方向盘转角传感器通讯架构搭建CAN通讯网络分布式驱动控制器横摆角速度传感器方61软件编写数据接收程序数据记录程序数据可视化监控界面1数据可视化监控界面2驱动力控制程序CAN报文解析程序数据发送程序软件编写数据接收程序数据记录程序数据可视化监控界面1数据可视62试验分析车辆过度转向，期望横摆力矩方向与横摆角速度方向相反，以抑制过度转向趋势，各轮驱动力输出符合实际方向盘转角总驱动力横摆角速度质心侧偏角车速各轮驱动力矩试验分析车辆过度转向，期望横摆力矩方向与横摆角速度方向相反，63轮毂电机分布式驱动控制-系统关键技术课件64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