文献综述
题目：分布式驱动电动汽车转矩控制策略研究
一、研究意义及目的
电动汽车是一种清洁的、高效且可持续发展的新能源汽车。无论从环境方面还是从能源角度考虑，电动汽车都是未来汽车工业发展的重要方向。它不仅可实现零排放或极低排放，而且使用的电能更是一种可靠的可再生能源。因此，电动汽车技术将成为未来汽车产业发展与应用的新潮流和趋势。四轮独立驱动是电动汽车驱动系统研宄的一个重要方向和热点。电动汽车的多轮独立驱动形式，就是多个独立控制的电机分别驱动汽车的多个车轮，简化了机械传动环节，通过上层控制器直接控制各驱动电机的转速或转矩，实现转向差速和转矩协调等控制功能。因此，多轮独立驱动方式相比传统单电机驱动，具有简化底盘结构、提高传动效率、增强控制性能等多方面技术优势。
本课题旨在根据Ackermann-Jeantand模型建立四轮分布式驱动电动车的动力学模型，得到四轮转速分布规律。分析车辆在直行和转弯过程中的运动特性，根据转弯时每个轮子输出转矩的大小给出简单控制策略。本研究的目的是得到车辆转角、车速和四轮转速之间的关系，利用PID控制算法让车辆在转弯时有良好的稳定性。
二、国内外研究概况
分布式驱动电动汽车作为一种特殊驱动形式的电动汽车，根据电驱动形式的不同主要分为四轮轮边电机驱动电动汽车和四轮轮毂驱动电动汽车。轮边电机驱动电动汽车将电机系统安装于车轮附近，通过轮边减速器驱动车轮。轮毂驱动电动汽车是将轮毂电机直接安装于车轮轮毂中，从而直接驱动车轮。
- 分布式驱动电动汽车国内发展概况
我国对于电动汽车的发展相较于国外开展的较晚。国内高校对此方面做了大量研究，对于独立驱动电动汽车的研究，同济大学在02、03、04年相继推出了春晖一号、春晖二号、春晖三号，春晖系列车型是四轮驱动、燃料电池电动汽车，春晖一号、二号采用永磁无刷直流轮毂电机驱动，其中春晖三号采用了锂离子电池与燃料电池共同作用的混合驱动方式[1]。2009年，清华大学以BJ2023轻型越野车作为原型车建立四轮独立电驱动的实验平台车，该实验平台车提出了一种基于双主减速器驱动桥结构的四轮独立电驱动越野车底盘结构，针对四轮独立电驱动车辆的动力学特性的改善，该车主要用于完成驱动力控制系统的实车试验。2010年世界电动汽车展览会上，吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室展出了自主开发的四轮轮毂电机驱动、四轮转向电机转向和四轮电磁制动器制动的全线控轮毂电机电动车，并基于此电动车研究了电动车底盘集成控制方法和进行了相关实验验证[2]。2012年，北京交通大学研制了四轮独立驱动的电动试验样车，动力电池采用较为便宜的铅酸电池，主要用于研究低速时的车辆转向特性。2013年，深圳职业技术学院设计研制了四轮独立驱动、四轮独立转向电动汽车，主要用于电动汽车转向控制研究[3]。
对于控制策略研究方面，中山大学工学院的张庆，熊会元，于丽敏在《纯电动汽车转矩控制策略及仿真》中提出了驱动模式识别，将汽车驱动行驶时的工作模式分类，并且根据线性计算、转矩补偿等方法分别制定转矩优化控制策略，有效提升了汽车动力性以及经济性[4]。清华大学的张利鹏，李亮等人在《分布式驱动电动汽车转矩自适应驱动防滑控制》一文中所提出的一种通过驱动电动机的转速和转矩反馈实现驱动防滑的直接限制转矩控制方法，并将其与最佳滑转率比例积分(Proportional-integral，PI)控制和动态等转矩驱动控制相结合，开发分布式驱动电动汽车电动机转矩自适应驱动防滑控制器，并进行仿真与试验，有效保证了汽车的横向稳定性[5]。同济大学余卓平，刘军等人在《分布式驱动电动汽车操纵性改善控制策略设计》中根据不同助力下的车速助力曲线制出差动助力转向特性曲线，根据优化的横摆角速度参考模型设计了转矩矢量分配控制策略以改善操纵灵敏性，最后利用纵向力分配算法将两者结合形成差动助力转向／转矩矢量分配联合控制策略，从三方面对汽车做出优化[6]。在《机械工程学报》中余卓平等人在《分布式驱动电动汽车动力学控制发展现状综述》中提出了集成控制是分布式驱动电动汽车动力学控制的一个重要发展方向。包括ASR和ABS控制，利用模糊PID（Proportional integral-derivative)控制和直接横摆力矩控制等[7]。北京理工大学翟丽，董守全，罗开宇通过对转向运动学进行分析，根据车辆低速转向行驶Ackermann-Jeantand模型，以协调控制转速建，并且进一步针对四轮独立驱动进行转向动力学分析，且相较传统PID控制采用了四个神经网络PID控制器，协调分配四轮转矩，实现电子差速控制的转向[8]。褚文博，罗禹贡等人介绍了单轮驱动防滑以及多轮驱动转矩协调控制，利用Matlab／Simulink，在已有的分布式驱动电动汽车实验平台上进行原地起步直线加速的道路试验[9]。
- 分布式驱动电动汽车国外发展概况
对于轮毂电动汽车，在上世纪90 年代末，日本丰田汽车公司开始进行了四轮轮毂电机纯电动汽车研发工作，从传统内燃机汽车底盘到适应轮毂电动汽车的车体结构、悬架系统、转向系统和制动系统[10]。2005年年东京车展上，三菱的MIEV(Mitsubishi In-Wheel Motor Electric Vehicle)电动轮驱动技术，其应用于的有，双轮后驱车型Colt EV以及四轮驱动车型i-MiEV。同时，基于量产车“Lancer Evolution”开发了“Lancer Evolution MIEV”，此车型为四轮独立驱动纯电动汽车，主要用于在低附着系数路面上车辆横摆力矩的试验[11-15]。同时，日本高校也针对这方面做了大量研究工作。东京大学 Hori 教授所领导的实验室以改进传统汽车，先后开发了轮毂电机电动车“UOT Electric March I”和“UOT Electric March II”。基于轮毂电动汽车的可精确控制，进行了防滑控制、侧向稳定性控制等研究[16-17]。2011年，该实验室基于可实现前后轮主动转向的轮毂电机电动车[18]，对四轮转向的稳定性控制进行了研究。东京农工大学先后开发了NOVEL-I 和 NOVEL-Ⅱ轮毂电机驱动的微型电动汽车。 日本庆应大学与企业联合开发了八轮轮毂电 机电动轿车 ELIICA，研究了基于整车最大转矩估计的稳定性控制方法[19]，从而实现电动车驱动防滑控制，增大地面纵向力和侧向力。日本横滨国立大学通过与丰田公司进行合作，开发了四轮独立驱动/四轮独立转向的轮毂电机电动汽车。
