汽車分布式控制研究的國內外文獻綜述1.1分布式驅動車輛國外研究現狀1900年，費迪南德·保時捷（FerdinandPorsche）開發(fā)出了世界上第一個用輪轂電機驅動的分布式驅動車輛[16]，如圖1.1所示。產品上市之后引起轟動，但是受限于當時電機技術的限制，很難大批量生產，恰逢內燃機技術的快速發(fā)展，搭載電機的車輛在那時僅是曇花一現。圖1.1LohnerPorsche和LohnerPorscheMixteFig.1.1LohnerPorscheandLohnerPorscheMixte1968年通用電氣公司將1950年由美國人羅伯特（Robert）開發(fā)的輪轂電機應用到大型礦用自卸車上，實現了分布式驅動車輛在工程車輛上的應用[17]。1991-2005年間，日本輪轂電機技術世界領先，且教育科研團體開始關注此領域，例如慶應義塾大學的清水浩教授帶領組員在這段時間內陸續(xù)開發(fā)出IZA[18]、ECO[19]、KAZ[20]系列分布式驅動電動車；之后清水教授創(chuàng)辦了SIM-Drive公司，陸續(xù)又開發(fā)了Eliica、SIM-LEI、SIM-WIL等實驗用分布式驅動電動車，注重改進動力性和續(xù)航性能，其中Eliica如圖1.2所示，最高車速可以達到370km/h，0-60km/h加速時間僅為4s[21]。圖1.2EliicaFig.1.2Eliica2005-2013年間，日本三菱相繼將自身成熟傳統(tǒng)車型推出輪轂電機版本，例如ColtEV[22]、LancerEvolutionMIEV[23]，以及概念車i-MIEVSport，實現了商業(yè)化生產。美國福特也將自身成熟傳統(tǒng)車型嘉年華改進而推出輪轂電機版本。近些年在全球范圍內出現了像英國Protean這樣的輪轂電機生產或設計制造的優(yōu)秀企業(yè)，在電機控制、防護、可靠性、熱管理等技術上有著大量技術積累。其選擇與眾多傳統(tǒng)汽車制造商進行合作，例如MAHLE大眾高爾夫混動、福特（Ford）F150皮卡、基于梅賽德斯奔馳E-Class的Barbus混動車型[24]。開辟了另一種分布式驅動電機車輛的研發(fā)道路。國外分布式驅動電動車輛起步較早、技術較為成熟，已經開始向商業(yè)化邁進，并且出現了單獨電機提供商與車輛生產商合作的新生產模式，值得我們學習與借鑒。1.2分布式驅動車輛國內研究現狀2003-2003年左右，同濟大學相關研究團隊開發(fā)出了春暉系列四輪四電機驅動電動車，如圖1.3所示。圖1.3同濟大學“春暉”系列電動車Fig.1.3TongjiUniversity"Chunhui"SeriesElectricVehicles“春暉一號”動力系統(tǒng)由燃料電池發(fā)動機、鋰離子電池、輪轂電機等組成，實現了電-電混合驅動平臺；之后的“春暉三號”也與“春暉二號”同樣是與“春暉一號”共用通用線性底盤平臺，并改進了車身結構框架以達到輕量化和剛度要求[25-26]。2009-2010年左右，清華大學基于某款越野車平臺開發(fā)了四輪電機驅動電動車，并引入了驅動力分層控制結構，并借助該平臺對驅動力分配算法和橫擺力矩控制下縱向立優(yōu)化分配方法等的研究[27-28]。2010-2011年左右，吉林大學推出了四輪獨立驅動的實驗用車與線控輪轂電機電動車，進行差動驅動控制與集成控制的研究[14]。其他大學，如上海交通大學，山東大學、燕山大學、武漢理工大學、西北工業(yè)大學、哈爾濱工業(yè)大學等高校都搭建出自己的實驗用車并開展了不同方向不同維度的研發(fā)工作[14]。除去各個大學對于輪轂電機進行深入的研究外，國內諸多汽車廠商也對輪轂電機的商用化進行了研究。例如比亞迪公司推出的ET4四輪獨立驅動概念車[14]；奇瑞公司推出的瑞麟XI-EV四輪獨立驅動電動車；蔚來公司推出的EP9四輪獨立驅動電動超級跑車[29]。國內分布式驅動車輛雖起步晚，但是多虧“國家863計劃”等國家科研計劃的推動與促進，加上國內優(yōu)秀汽車廠商們在商業(yè)領域的進一步實踐，使得我國輪轂電機研究逐漸追趕上了國際先進水平。但是輪轂電機在驅動控制領域、電池技術等方面還需進行深入研究和實踐，以最終實現搭載輪轂電機的分布式驅動車輛量產化。1.3分布式驅動控制國內研究現狀目前該領域的主要研究方向有電子差速控制、驅動力驅分配與防滑以及橫擺力矩控制等幾大主要部分。重慶大學的盧少波[30]研究并建立了綜合控制用車輛動力學模型；提出汽車底盤綜合控制策略，為構建車輛懸架、制動和轉向控制平臺以及車輛智能控制系統(tǒng)提供理論基礎。合肥工業(yè)大學的王星宇[31]提出了基于部分加速踏板開度性能的基準輸出轉矩驅動控制策略和模糊控制下的動態(tài)補償轉矩控制，在Simulink中進行整車動力學模型搭建，并和AMESim進行聯合仿真，驗證控制策略的正確性與可行性。山東大學的王宇航[32]提出了基于模糊控制理論基準轉矩控制方案，在Simulink中搭建整車動力模型，并進行硬件在環(huán)和實車試驗，驗證控制方案滿足設計要求。柏林工業(yè)大學（TechnicalUniversityofBerlin）的XudongZhang等人[33]提出了一種綜合牽引力控制策略（IntegratedTractionControlStrategy，ITCS），在CarSim和Simulink進行了聯合仿真，證明策略的有效性。伊爾姆瑙理工大學（TechnischeUniversitatIlmenau）的DzmitrySavitski等人[34]提出包含滑模、PID、魯棒性控制的速度控制器和車輪打滑控制器的集成，并進行了實車試驗驗證可行性。武漢理工大學的廖凌霄[35]建立了基于模糊控制方式的滑轉率控制，在Simulink中進行整車動力學建模與仿真，并對結果進行分析。斯洛伐克工業(yè)大學（SlovakUniversityofTechnology）的MikleDávid等人[36]設計了一種帶有橫擺力矩控制的轉矩矢量控制系統(tǒng)，使用MATLAB與CarMaker聯合仿真，并運用在大學生方程式賽車電子控制單元中。貢比涅技術大學（UniversitédeTechnologiedeCompiègne）的H.Laghmara等人[37]提出了一種改進的直接橫擺力矩控制策略，在Simulink中進行整車動力學模型和仿真，并驗證了其對性能的提升。重慶大學機械傳動國家重點實驗室的聶小博等人[38]建立了用于車身穩(wěn)定分析的PID算法和模糊PID算法的控制模型及具體實施方案，在Carsim中進行整車動力學建模并聯合Simulink仿真分析，驗證整車控制器滿足設計要求。K.N.圖什理工大學（K.N.ToosiUniversityofTechnology）的AsiabarAriaNoori等人[39]設計了一種直接橫擺力矩控制算法，并采用上下雙層控制器結構，在Simulink中進行整車動力學建模并進行了仿真，驗證控制效果。南昌大學的劉迎康[5]同樣采用分層控制架構，但采用平均分配算法、第二代非支配排序遺傳算法和遺傳禁忌混合搜索算法進行求解，在Simulink搭建十四自由度整車模型，并進行實時仿真進行驗證。參考文獻劉麥.電動汽車驅動電機的應用現狀與發(fā)展趨勢[J].汽車零部件,2020(10):91-94.孔垂毅,代穎,羅建.電動汽車輪轂電機技術的發(fā)展現狀與發(fā)展趨勢[J].電機與控制應用,2019,46(02):101-108+113.王迪,尚秉旭,陳志新,代向升,王洪峰,奇楊.輪轂電機及其電動車技術發(fā)展綜述[J].汽車文摘,2019(11):40-44.董新偉,王一飛,楊磊.車用高性能永磁同步電機磁極設計綜述[J].微電機,2019,52(11):97-100.劉迎康.分布式電驅動車輛多目標轉矩優(yōu)化分配與控制研究[D].南昌大學,2020.王歲紅.淺談基于線控轉向系統(tǒng)的無人駕駛技術發(fā)展[J].科技經濟導刊,2019,27(19):21.王秀旭,李川鵬,王耀福.車規(guī)級無人駕駛線控底盤車研發(fā)及其場景化應用[J].汽車實用技術,2021,46(02):25-27.白鴻飛.無人駕駛分布式電驅動實驗車設計與程序開發(fā)[D].遼寧工業(yè)大學,2020.曹福青.電動汽車輪轂電機分布式驅動技術研究[D].廈門大學,2018.邱明明,曹龍凱,黃康,張義雷,劉浩.基于視覺識別的線控制動壓力滑?？刂芠J].汽車工程,2021,43(01):68-76+85.BiaoMa,YulongLiu,XiaoxiangNa,YahuiLiu,YiyongYang.Asharedsteeringcontrollerdesignbasedonsteer-by-wiresystemconsideringhuman-machinegoalconsistency[J].JournaloftheFranklinInstitute,2019.TaghavifarHamid.EKFestimationbasedPIDType-2fuzzycontrolofelectriccars[J].Measurement,2020:108557-.李亮,王翔宇,程碩,陳翔,黃超,平先堯,魏凌濤.汽車底盤線控與動力學域控制技術[J].汽車安全與節(jié)能學報,2020,11(02):143-160.李剛.線控四輪獨立驅動輪轂電機電動汽車穩(wěn)定性與節(jié)能控制研究[D].吉林大學,2013.曹洋,蒼衍.電動汽車底盤技術的顛覆式創(chuàng)新[J].汽車文摘,2019(12):13-19.劉旭宇.四輪驅動電動汽車轉向驅動控制策略研究[D].江蘇大學,2017.吳金峰.輪轂電機驅動電動試驗車基本運行工況控制策略研究及實現[D].長安大學,2017.葛英輝.輪式驅動電動車控制系統(tǒng)的研究[D].浙江大學,2004.江先寶.微型電動汽車用輪邊驅動系統(tǒng)的設計與研究[D].同濟大學機械工程學院,2009.郝秀.日本八輪電動汽車驅動系統(tǒng)[J].船電技術,2002(03):54-56.HiroichiYOSHIDA."ELIICA"–THE370KM/HMAXIMUMSPEEDELECTRICVEHICLE[J].IATSSResearch,2005,29(2).劉暢.四輪獨立驅動電動汽車懸架特性靈敏度分析與優(yōu)化[D].吉林大學,2015.KamachiM.AResearchofDirectYaw-MomentControlonSlipperyRoadforIn-WheelMotorVehicle[C].The22ndInternationalBattery,HybridandFuelCellElectricVehicleSymposiumandExposition,Yokohama,Japan,2006-10.2006.顏春輝.分布式驅動電動汽車分工況轉矩分配與控制研究[D].合肥工業(yè)大學,2020.“春暉一號”——燃料電池概念車亮相上海工博會[J].能源技術,2002(06):251.陳辛波,萬鋼,余卓平,周平.獨立懸架-電動輪模塊的雙橫臂懸架機構設計[J].汽車工程,2004(05):513-515+520.鄒廣才,羅禹貢,李克強.四輪獨立電驅動車輛全輪縱向力優(yōu)化分配方法[J].清華大學學報(自然科學版),2009,49(05):719-722+727.王博,羅禹貢,范晶晶,李克強.基于控制分配的四輪獨立電驅動車輛驅動力分配算法[J].汽車工程,2010,32(02):128-132.曾俊夫.蔚來電動汽車[J].汽車之友,2017(05):111.盧少波.汽車底盤關鍵子系統(tǒng)及其綜合控制策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