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

分布式驅(qū)動系統(tǒng)的基本原理

分布式驅(qū)動系統(tǒng)由兩個或多個電機分別驅(qū)動各自的車輪，電機通過控制轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速來驅(qū)動車輪運動。與傳統(tǒng)的中置式驅(qū)動系統(tǒng)相比，分布式驅(qū)動系統(tǒng)取消了中間差速器的力矩傳遞，使得電機直接驅(qū)動車輪，傳動鏈更為簡單、緊湊。

此外，分布式驅(qū)動系統(tǒng)還可以通過電機單獨調(diào)節(jié)驅(qū)動力矩的大小和方向，實現(xiàn)精細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)動系統(tǒng)還可以將電機的最佳效率范圍與車輛的工況匹配，提高了驅(qū)動效率和能源利用率。

分布式驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

分布式驅(qū)動系統(tǒng)由兩個或多個電機、轉(zhuǎn)向裝置、制動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成，獨立驅(qū)動各自車輪，取消了中間差速器力矩傳遞的一種電動汽車驅(qū)動方式。每個電機分別安裝在車輛的各個輪轂處，通過電機控制器控制電機轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，從而驅(qū)動車輪運動。轉(zhuǎn)向裝置用于控制車輛轉(zhuǎn)向，制動系統(tǒng)用于控制車輛剎車。

此外，分布式驅(qū)動系統(tǒng)還需要配備相應(yīng)的控制系統(tǒng)，用于控制各個電機的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，并實現(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)動汽車行駛示意圖

圖2 典型分布式驅(qū)動電動汽車底盤驅(qū)動構(gòu)型（圖：同濟大學）

分布式驅(qū)動系統(tǒng)的性能

分布式驅(qū)動系統(tǒng)具有傳動鏈短、結(jié)構(gòu)緊湊、能源利用率高、輪胎附著力分配精細等優(yōu)勢，能夠大幅提高電動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是分布式驅(qū)動系統(tǒng)的一個重要優(yōu)勢，可以實現(xiàn)驅(qū)動輪的精細控制，從而提高車輛的行駛穩(wěn)定性和操控性。此外，分布式驅(qū)動系統(tǒng)還可以將電機的最佳效率范圍與車輛的工況匹配，提高了驅(qū)動效率和能源利用率。

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

1. 傳動鏈短：分布式驅(qū)動系統(tǒng)中，每個電機只需驅(qū)動一個車輪，車輛傳動鏈長度縮短，減小了傳動損耗，提高了效率。

2. 結(jié)構(gòu)緊湊：分布式驅(qū)動系統(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)動系統(tǒng)能夠通過電機單獨調(diào)節(jié)驅(qū)動力矩的大小和方向，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)動效率：分布式驅(qū)動系統(tǒng)能夠?qū)㈦姍C的最佳效率范圍與車輛的工況匹配，提高了驅(qū)動效率和能源利用率。

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

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

然而，分布式驅(qū)動汽車行駛工況、運行模式以及結(jié)構(gòu)參數(shù)等變化會對車輛動力學特性產(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)動電動汽車底盤耦合系統(tǒng)的行駛安全性、操縱穩(wěn)定性、平順性及驅(qū)動性能，需對其多源激勵耦合機制及運動形成機理展開深入科學研究，解決底盤耦合系統(tǒng)動力學性能協(xié)同優(yōu)化及其域控制設(shè)計面臨的關(guān)鍵問題。

分布式驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)勢在于能夠提高整車的能源利用率和綜合性能，但在實際應(yīng)用中，需要解決底盤構(gòu)型設(shè)計與整車性能高效匹配及協(xié)同優(yōu)化的問題。為了達到這個目標，需要深入研究分布式驅(qū)動電動汽車底盤的耦合機制及其運動形成機理。

一種解決方法是基于模型預(yù)測控制技術(shù)，該方法可以有效地降低分布式驅(qū)動電動汽車底盤系統(tǒng)的耦合性，提高整車的運動控制性能。具體來說，可以建立分布式驅(qū)動電動汽車底盤的運動學和動力學模型，并采用優(yōu)化算法對其進行優(yōu)化。優(yōu)化算法可以通過調(diào)整各個控制參數(shù)來實現(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控制的技術(shù)，這種方法可以提高分布式驅(qū)動電動汽車的安全性和可靠性。在這種方法中，需要對底盤系統(tǒng)進行全面的故障診斷和容錯控制設(shè)計，以確保分布式驅(qū)動電動汽車在各種工況下都能夠安全運行。

此外，還可以采用虛擬樣機技術(shù)來實現(xiàn)分布式驅(qū)動電動汽車底盤系統(tǒng)的高效匹配和協(xié)同優(yōu)化。虛擬樣機技術(shù)可以模擬分布式驅(qū)動電動汽車的運動學和動力學特性，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)計方案。

綜上所述，解決分布式驅(qū)動電動汽車底盤構(gòu)型設(shè)計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)測控制、故障診斷和容錯控制、虛擬樣機等技術(shù)，以提高整車的運動控制性能、安全性和可靠性。

圖3 - 四輪分布式驅(qū)動扭矩矢量分配原理（圖：中汽中心工程院）

總結(jié)

分布式驅(qū)動系統(tǒng)是一種新型的電機驅(qū)動方式，具有傳動鏈短、結(jié)構(gòu)緊湊、能源利用率高、輪胎附著力分配精細等優(yōu)勢。它可以大幅提高電動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)動系統(tǒng)的發(fā)展還需要更加高效、智能的電機控制算法和系統(tǒng)，以實現(xiàn)更高的能源利用效率和駕駛體驗。隨著技術(shù)的不斷進步和市場的不斷需求，相信分布式驅(qū)動系統(tǒng)在未來將會得到更廣泛的應(yīng)用。

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