線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

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

集中電機(jī)驅(qū)動(dòng)

? 單電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)主要由電動(dòng)機(jī)、減速器、傳動(dòng)半軸和差速器等結(jié)構(gòu)組成，無(wú)需離合器和變速器，因此機(jī)艙空間可以壓縮到非常??；

? 雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)主要由電動(dòng)機(jī)、減速器、傳動(dòng)半軸等結(jié)構(gòu)組成，通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元來(lái)驅(qū)動(dòng)兩側(cè)車輪，可以提供較大扭矩，雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案一般通過(guò)電子程序來(lái)控制兩輪間的差速來(lái)控制轉(zhuǎn)向。

分布電機(jī)驅(qū)動(dòng)

? 輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)電機(jī)加 減速器組合對(duì)驅(qū)動(dòng)輪單獨(dú)驅(qū)動(dòng)， 且電機(jī)不集成在車輪內(nèi)。電機(jī)與固定速比減速器一起安裝在車架上，減速器輸出軸通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與車輪半軸相連驅(qū)動(dòng)車輪。

? 輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jī)，無(wú)減速裝置，車輪的轉(zhuǎn)速與電機(jī)相同；內(nèi)轉(zhuǎn)子式則采用高速內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)， 在電機(jī)與車輪之間配備固定傳 動(dòng)比的減速器。

線控驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)和節(jié)氣門執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成；

? 線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由電子控制單元（ECU）、功率轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)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(guò)ECU來(lái)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(jì)算后給出的優(yōu)化好的節(jié)氣門開(kāi)合度，從而提高的燃油經(jīng)濟(jì)性。

線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

? 純電動(dòng)汽車的總體結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)汽車基本一致，只是在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、能源儲(chǔ)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(duì)新能源汽車的線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要分為集中式驅(qū)動(dòng)、中央傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)及分布式驅(qū)動(dòng)三種類型。目前，電驅(qū) 動(dòng)橋技術(shù)、輪邊減速驅(qū)動(dòng)、輪轂電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)是主流結(jié)構(gòu)。

線控驅(qū)動(dòng)工作原理

? 線控油門是通過(guò)電纜或線束來(lái)控制節(jié)氣門的開(kāi)度，從表面看是用電纜取代了傳統(tǒng)的油門拉線，但實(shí)質(zhì)上不僅僅 是簡(jiǎn)單的改變連接方式，而是能對(duì)整個(gè)車輛的動(dòng)力輸出實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能 。

? 當(dāng)駕駛員需要加速時(shí)踩下油門，踏板位置傳感器就將感知的信號(hào)通過(guò)電纜傳遞給 ECU，ECU根據(jù)此位置信號(hào)判斷駕駛員的駕車意圖，并參考發(fā)動(dòng)機(jī)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(hào)，得到最佳的節(jié)氣門開(kāi)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(kāi)度與最佳開(kāi)度參數(shù)不一致時(shí)，便輸出控制信 號(hào)，控制節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，將節(jié)氣門調(diào)整到目標(biāo)開(kāi)度。

? 純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)控制通過(guò)嵌入到整車控制器中的控制策略程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)各傳感器輸入信號(hào)判斷車輛所處 的工況并決策各工況下驅(qū)動(dòng)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，然后通過(guò)CAN總線將目標(biāo)值發(fā)送給電機(jī)控制器（MCU），電機(jī) 控制器根據(jù)接收到的命令對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，以保證車輛的正常行駛。

? 針對(duì)整車控制器，控制策略的輸入信號(hào)有加速踏板開(kāi)度、制動(dòng)踏板開(kāi)度、實(shí)際擋位、車速、電機(jī)轉(zhuǎn)速、電機(jī)轉(zhuǎn)矩以及電池SOC信號(hào)等，這些信號(hào) 經(jīng)過(guò)處理后經(jīng)由CAN總線傳入整車控制器，為驅(qū)動(dòng)控制策略的判斷和運(yùn) 算提供依據(jù)。

? 整車控制器輸出扭矩指令信號(hào)給到電機(jī)控制器MCU，電機(jī)控制器 MCU輸出電機(jī)的實(shí)際扭矩；為確保扭矩安全，根據(jù)能量守恒原理， 利用電機(jī)控制器的有功輸出平衡原理，實(shí)現(xiàn)電機(jī)實(shí)際扭矩輸出的監(jiān) 控。電機(jī)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(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)分析

? 線控油門系統(tǒng)相比傳統(tǒng)機(jī)械油門系統(tǒng)，不但系統(tǒng)質(zhì)量輕，還可以和油壓、發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)系統(tǒng)分為集中式驅(qū)動(dòng)和分布式驅(qū)動(dòng)兩種，這兩個(gè)系統(tǒng)各有優(yōu)缺點(diǎn)。

?線控油門驅(qū)動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：

（1）減少了機(jī)械組合 零件，系統(tǒng)質(zhì)量更輕；

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

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

缺點(diǎn)：成本更高、有一定延遲效果、可靠 性不如機(jī)械式油門。

? 集中式驅(qū)動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：

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

（2）整車總布置型式與內(nèi)燃機(jī)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(diǎn)：通常要求使用高轉(zhuǎn)速大功率電機(jī)， 對(duì)電機(jī)性能要求高，也具有傳動(dòng)鏈長(zhǎng)，傳動(dòng)效率低的缺點(diǎn)。

? 分布式驅(qū)動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：

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

（2）機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)部分減少或全部取消，可簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；

（3）電機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩響應(yīng)迅速，正反轉(zhuǎn)靈活切 換，驅(qū)動(dòng)力矩瞬時(shí)響應(yīng)快，惡劣工況的適應(yīng) 能力強(qiáng)；

（4）更容易實(shí)現(xiàn)電氣制動(dòng)、機(jī)電復(fù) 合制動(dòng)及再生制動(dòng)，經(jīng)濟(jì)性更高，續(xù)駛里程 更長(zhǎng)；

（5）在行駛穩(wěn)定性方面，通過(guò)電機(jī)力 矩的獨(dú)立控制，更容易實(shí)現(xiàn)對(duì)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(diǎn)

（1）分布電機(jī)驅(qū)動(dòng)為滿足各輪運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)， 對(duì)多個(gè)電機(jī)的同步協(xié)調(diào)控制要求高；

（2）電機(jī)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(dòng)控制等多方面的技術(shù)難題。

L3/L4/L5級(jí)別下線控驅(qū)動(dòng)技術(shù)

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

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

? 另外，發(fā)動(dòng)機(jī)+雙電機(jī)/三電機(jī)作為電驅(qū)動(dòng)橋技術(shù)的另外一種方案，同樣通過(guò)傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)四驅(qū)運(yùn)行， 具有前驅(qū)、后驅(qū)及四驅(qū)自動(dòng)切換、良好的動(dòng)力性能和彎道操控性能等優(yōu)點(diǎn)，但技術(shù)要求較高且結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。

? 雙電機(jī)全輪驅(qū)動(dòng)技術(shù)極大地簡(jiǎn)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(yàn)。然而， 存在的最大的難題主要是對(duì)電控系統(tǒng)要求非常高。

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

? 輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)最大特點(diǎn)是動(dòng)力、傳動(dòng)、制動(dòng)系統(tǒng)的高度集成，具有底盤(pán)結(jié)構(gòu)大幅簡(jiǎn)化、應(yīng)用車型范圍廣、傳動(dòng) 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)。