電動汽車差速系統研究探討

王佳惠

摘要：主要針對電動車傳動系統的主體結構以及汽車差速系統進行了分析，并針對當前電子差速系統來進行電梯轉速選擇的弊端進行了探討。

關鍵詞：電子差速;電子汽車;動力學

引言

目前對于電動汽車來說主要有集中式和分布式等兩種動力傳動系統結構方式。集中驅動方式主要指的是利用電動機來取代傳統的內燃機，與此同時其他傳動系統結構不會發生改變;分布驅動方式主要指的是利用車輪獨立驅動的一種電動汽車驅動形式。與集中式驅動電動車以及傳統內燃機汽車相比較，分布式驅動電動車自身的機動性、內部空間利用率、可控性等方面都更具優勢^[1]。

1 自適應差速

1.1電機結構

自適應差速的電機結構可以看成是一個永磁同步電機與三項異步電動機共同組成的電機結構^[2]。

雙轉子電機控制器通過導線和節流滑環機構共同組成了一個閉合回路。根據永磁電流電機的基本原理可以知道，外轉子繞組在切割磁場的過程中會產生感應電動勢，與此同時，電樞繞組內部由于本身就有電流，因此，就會產生一個電磁轉距，傳統電機由于定子實際受到的電磁作用力以及機架外殼產生的反作用力相互抵消，因此不會做功。而對于雙轉子電機來說由于氣隙磁場能夠對外轉子產生電磁作用力，同時內轉子也會承受相應的反力，因此，可以充分利用這兩個作用力做功來驅動車輪運轉。

1.2差速原理

傳統直流電機實際所產生的磁場并不會旋轉，而以大地為參照系的雙轉子電機磁極在內轉子轉動的同時也會出現轉動。充分結合運動相對性可以知道，對于雙轉子電機來說內外轉子分別具有相應的轉速，而其轉子的轉速則是電機磁極固定狀態下的機械轉速。也就是說雙轉組電機實際上的轉速是以外轉子為參照內轉子所產生的機械轉速。而電極內外轉子轉速在實際運動過程中，如果電機機械轉速實際產生了微小變化，都會對內外轉子轉速產生一定的影響。由此可見，對于雙轉子電機來說，針對相對轉速進行控制是實現雙轉子電機控制的本質所在，而內外轉子轉速之和或者是轉速之差所共同形成的代數形式就是雙轉子電機的實際轉速變化關系。這種關系與傳統柴油內燃機差速器原理比較相似。

對于使用的雙轉子電機來作為驅動電機的汽車來說，其自適應差速具有很多優點，但是差速系統本身也存在一些不足之處。這主要是因為雙轉子電機在實際運行的過程中，內外轉子實際產生的力矩大小相等，但是方向相反。因此，如果汽車的驅動電機采取的是雙轉子電機就必須要兩個轉子外側額外的安裝換向減速行星排換向來實現換向減速效果。這也是與傳統集中式驅動方式存在差異的地方。

2 電子差速

2.1 控制結構

（1）四輪差速控制。在四輪轂獨立驅動電動汽車中4輪電子差速快速的應用比較廣泛，其所有單元的信息主要是通過一個控制單元來進行匯總，通過控制單元，能夠將傳感器信息進行綜合后來實現這4個輪轂差速轉向的可以調整。

（2）兩輪差速控制。如果電動汽車全能作為導向輪，而后輪做的一個驅動輪那么就可以應用兩輪差速控制。當汽車需要進行轉向的時候，兩個后電動輪通過控制器實現驅動電機調節來完成差速。第4輪差速控制相比較，由于兩輪差速控制要控制兩個驅動電機，因此整體結構和控制策略相對更加簡單。

2.2 控制策略

在針對電子差速進行控制特別設計的時候，控制理論是整個設計過程中非常重要的一個環節，其對電子差速系統實際的控制質量會產生直接影響。

（1）滑模控制理論。滑模控制屬于一種相對比較特殊的非線性控制方法，其主要是以系統實際所處狀態、偏差以及導數值為基礎，針對不同區域控制量的大小通過理論開關方式來進行切換，這樣就能夠讓整個系統能夠處在比較理想的來回運動狀態^[3]。

（2）開關控制理論。開關控制能夠讓控制的穩定性和魯棒性得到有效提升。汽車在轉彎過程中實際轉速分配計算過程以及車輪滑移率控制方式進行有效結合，根據汽車自加速踏板轉句輸入和轉向輪角度輸入，并以路面實際狀況以及偏轉角變化率的計算作為參考，針對轉向過程中每一個車輪滑移率的控制比例進行估算后，就能夠在此基礎上對左右驅動輪通過開關控制方式來獨立的分配相應的轉速。

3 結束語

綜上所述，在目前電動汽車差速系統研究領域，電子差速系統和自適應差速系統雖然已經取得了不錯的成果，但是兩種差速系統都具有各自的優缺點，自適應差速系統具有更加簡單的操作原理，但是需要進一步加大對驅動效果以及機械傳動率的深入研發;電子差速系統目前主要使用的是無刷直流電機和永磁同步電機，電機的控制相對比較成熟，但是需要在差速控制算法設計方面進行進一步深入研究。

參考文獻：

[1]? 《中國公路學報》編輯部. 中國汽車工程學術研究綜述·2017[J]. 中國公路學報，2017，30（06）：1-197.

[2]? 臧懷泉，戴彥，張素燕，邸聰那. 一種基于相對滑移率的電動汽車電子差速控制方法研究[J]. 機械工程學報，2017，53（16）：112-119.

[3]? 張多，劉國海，趙文祥，繆鵬虎，葉浩. 電動汽車多電機獨立驅動技術研究綜述[J]. 汽車技術，2015（10）：1-6.

（作者單位：北京信息科技大學）