四輪獨立驅動系統可提升電動車操控性

電動汽車之所以有吸引力，部分原因是它們可以節省能源，而且一些小型電動汽車比傳統汽車更輕。美國能源部預測，汽車重量每減少10%，其能源效率就會提高6-8%。

然而，對于那些重量低于800公斤的電動汽車來說，它們面臨著安全問題，”俄亥俄州立大學機械工程和車輛系統主任王俊民說，“當車內乘客太多時，一旦發生急轉彎，車身很容易側翻。

提高小型電動汽車操控性和穩定性的有效方法之一是分別控制每個車輪，即在車輪上添加輪轂電機。配備輪轂電機的電動汽車可以獨立控制四個車輪，車輪可以有更多的旋轉空間，甚至可以讓車輛停在更窄的停車位。此外，由于輪轂電機安裝在每個車輪上，相當于給車輪增加了額外的重量，降低了整車的重心，提高了安全性。

王軍民認為，具有四輪獨立控制功能的電動汽車將成為未來汽車的主流結構之一，尤其是作為一款具有高效率、高機動性和環保特性的小城市汽車。

Hiriko Driving Mobility最近推出了Hiriko迷你城市可折疊2座電動汽車。其中，輪轂電機起到轉向執行器、懸架和制動的作用。日本川崎市的SIM Drive公司也計劃在2014年向市場推出其SIM-WIL電動汽車，該汽車也使用輪轂電機。

省立科技大學和深圳理工學院聯合開發了一款電動汽車，最近正在新西蘭進行測試。王軍民預測，輪轂電機和四輪獨立控制電動汽車要真正實現商業化，還需要近10年的時間。

美國國防部看中了其靈活性和穩定性，認為FWIA可以用于軍用地面車輛。

王俊民和他的團隊在重達800公斤的實驗底盤結構中裝載了四臺功率為7.5千瓦的無刷直流永磁電機和一個容量為15千瓦時的鋰離子電池組。四個車輪通過單根電纜與中央計算機相連，方向盤的駕駛信息，以100Hz的頻率收集到每個車輪的加速踏板和制動踏板。

超速駕駛系統

王俊民解釋道：“一輛四輪裝有輪轂電機的電動汽車可以被視為超速驅動系統。”。“這意味著車輪可以以任何角度自由旋轉。”

其目標是制造一個具有高穩定性的控制系統，以確保車輛的安全性和可靠性。此外，他指出，如果不采用電子線控轉向系統，測試車輛將很難控制。通過實時預測車輛重心的運動，并與容錯自適應控制系統合作，中央計算機將計算每個車輪所需的扭矩。

此外，由于每個車輪都是單獨控制的，因此一個車輪可以在其他車輪仍在行駛時制動。計算機根據駕駛員的方向盤和踩下制動踏板的動作計算出最佳行駛速度和車輛運動模式。

測試結果表明，四輪獨立驅動系統在操控方面優于廣泛使用的四輪驅動系統（4WD）。單獨控制車輪意味著汽車基本上不會甩尾。

經濟改善

在測試了四輪獨立驅動系統和車輛操控性和穩定性后，王軍民團隊的研發重點轉向了提高電動汽車的能效。在實驗中，研究團隊使用了三種不同的車輪扭矩分配策略來實現相同的車速，并比較了三種扭矩策略下輪內電機的工作效率差異。

第一種是最常見的扭矩分配方案；第二種策略采用自適應系統；

第三種轉矩分配方案是基于非線性規則方案。在實驗中，研究人員評估了三種策略下車輛的牽引性能、動態響應性能和整體能耗。

后兩種方案的能耗低于第一種普通方案。其中，方案3在每個采樣周期采用全局優化，能耗最低。

研究團隊希望進一步提高系統的容錯能力，這樣當一個輪轂電機發生故障時，其他輪轂電機就會主動進行補償。眾所周知，組件越多，發生故障的概率就越大。四輪獨立驅動系統也是如此。因此，系統的故障檢測和診斷是系統最大的技術挑戰。傳統的反饋控制設計無法正確調整此類系統設備的故障。

盡管目前所有四個車輪都配備輪內電機的控制策略還不完善，但輪內電機技術確實是未來的理想解決方案，這將是實現車輛小型化和輕量化的捷徑，而單輪獨立駕駛的方式也能帶來以往車輛難以具備的駕駛性能和駕駛特性。電動汽車之所以有吸引力，部分原因是它們可以節省能源，而且一些小型電動汽車比傳統汽車更輕。美國能源部預測，汽車重量每減少10%，其能源效率就會提高6-8%。

然而，對于那些重量低于800公斤的電動汽車來說，它們面臨著安全問題，”俄亥俄州立大學機械工程和車輛系統主任王俊民說，“當車內乘客太多時，一旦發生急轉彎，車身很容易側翻。

提高小型電動汽車操控性和穩定性的有效方法之一是分別控制每個車輪，即在車輪上添加輪轂電機。配備輪轂電機的電動汽車可以獨立控制四個車輪，車輪可以有更多的旋轉空間，甚至可以讓車輛停在更窄的停車位。此外，由于輪轂電機安裝在每個車輪上，相當于給車輪增加了額外的重量，降低了整車的重心，提高了安全性。

王軍民認為，具有四輪獨立控制功能的電動汽車將成為未來汽車的主流結構之一，尤其是作為一款具有高效率、高機動性和環保特性的小城市汽車。

Hiriko Driving Mobility最近推出了Hiriko迷你城市可折疊2座電動汽車。其中，輪轂電機起到轉向執行器、懸架和制動的作用。日本川崎市的SIM Drive公司也計劃在2014年向市場推出其SIM-WIL電動汽車，該汽車也使用輪轂電機。

省立科技大學和深圳理工學院聯合開發了一款電動汽車，最近正在新西蘭進行測試。王軍民預測，輪轂電機和四輪獨立控制電動汽車要真正實現商業化，還需要近10年的時間。

美國國防部看中了其靈活性和穩定性，認為FWIA可以用于軍用地面車輛。

王俊民和他的團隊在重達800公斤的實驗底盤結構中裝載了四臺功率為7.5千瓦的無刷直流永磁電機和一個容量為15千瓦時的鋰離子電池組。四個車輪通過單根電纜與中央計算機相連，方向盤的駕駛信息，以100Hz的頻率收集到每個車輪的加速踏板和制動踏板。

超速駕駛系統

王俊民解釋道：“一輛四輪裝有輪轂電機的電動汽車可以被視為超速驅動系統。”。“這意味著車輪可以以任何角度自由旋轉。”

其目標是制造一個具有高穩定性的控制系統，以確保車輛的安全性和可靠性。此外，他指出，如果不采用電子線控轉向系統，測試車輛將很難控制。通過實時預測車輛重心的運動，并與容錯自適應控制系統合作，中央計算機將計算每個車輪所需的扭矩。

此外，由于每個車輪都是單獨控制的，因此一個車輪可以在其他車輪仍在行駛時制動。計算機計算出最佳行駛速度……

通過駕駛員的方向盤動作和踩下制動踏板來確定車輛的運動模式。

測試結果表明，四輪獨立驅動系統在操控方面優于廣泛使用的四輪驅動系統（4WD）。單獨控制車輪意味著汽車基本上不會甩尾。

經濟改善

在測試了四輪獨立驅動系統和車輛操控性和穩定性后，王軍民團隊的研發重點轉向了提高電動汽車的能效。在實驗中，研究團隊使用了三種不同的車輪扭矩分配策略來實現相同的車速，并比較了三種扭矩策略下輪內電機的工作效率差異。

第一種是最常見的扭矩分配方案；第二種策略采用自適應系統；第三種轉矩分配方案是基于非線性規則方案。在實驗中，研究人員評估了三種策略下車輛的牽引性能、動態響應性能和整體能耗。

后兩種方案的能耗低于第一種普通方案。其中，方案3在每個采樣周期采用全局優化，能耗最低。

研究團隊希望進一步提高系統的容錯能力，這樣當一個輪轂電機發生故障時，其他輪轂電機就會主動進行補償。眾所周知，組件越多，發生故障的概率就越大。四輪獨立驅動系統也是如此。因此，系統的故障檢測和診斷是系統最大的技術挑戰。傳統的反饋控制設計無法正確調整此類系統設備的故障。

盡管目前所有四個車輪都配備輪內電機的控制策略還不完善，但輪內電機技術確實是未來的理想解決方案，這將是實現車輛小型化和輕量化的捷徑，而單輪獨立駕駛的方式也能帶來以往車輛難以具備的駕駛性能和駕駛特性。

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