电动汽车差速系统研究探讨

王佳惠

摘要：主要针对电动车传动系统的主体结构以及汽车差速系统进行了分析，并针对当前电子差速系统来进行电梯转速选择的弊端进行了探讨。

关键词：电子差速;电子汽车;动力学

引言

目前对于电动汽车来说主要有集中式和分布式等两种动力传动系统结构方式。集中驱动方式主要指的是利用电动机来取代传统的内燃机，与此同时其他传动系统结构不会发生改变;分布驱动方式主要指的是利用车轮独立驱动的一种电动汽车驱动形式。与集中式驱动电动车以及传统内燃机汽车相比较，分布式驱动电动车自身的机动性、内部空间利用率、可控性等方面都更具优势^[1]。

1 自适应差速

1.1电机结构

自适应差速的电机结构可以看成是一个永磁同步电机与三项异步电动机共同组成的电机结构^[2]。

双转子电机控制器通过导线和节流滑环机构共同组成了一个闭合回路。根据永磁电流电机的基本原理可以知道，外转子绕组在切割磁场的过程中会产生感应电动势，与此同时，电枢绕组内部由于本身就有电流，因此，就会产生一个电磁转距，传统电机由于定子实际受到的电磁作用力以及机架外壳产生的反作用力相互抵消，因此不会做功。而对于双转子电机来说由于气隙磁场能够对外转子产生电磁作用力，同时内转子也会承受相应的反力，因此，可以充分利用这两个作用力做功来驱动车轮运转。

1.2差速原理

传统直流电机实际所产生的磁场并不会旋转，而以大地为参照系的双转子电机磁极在内转子转动的同时也会出现转动。充分结合运动相对性可以知道，对于双转子电机来说内外转子分别具有相应的转速，而其转子的转速则是电机磁极固定状态下的机械转速。也就是说双转组电机实际上的转速是以外转子为参照内转子所产生的机械转速。而电极内外转子转速在实际运动过程中，如果电机机械转速实际产生了微小变化，都会对内外转子转速产生一定的影响。由此可见，对于双转子电机来说，针对相对转速进行控制是实现双转子电机控制的本质所在，而内外转子转速之和或者是转速之差所共同形成的代数形式就是双转子电机的实际转速变化关系。这种关系与传统柴油内燃机差速器原理比较相似。

对于使用的双转子电机来作为驱动电机的汽车来说，其自适应差速具有很多优点，但是差速系统本身也存在一些不足之处。这主要是因为双转子电机在实际运行的过程中，内外转子实际产生的力矩大小相等，但是方向相反。因此，如果汽车的驱动电机采取的是双转子电机就必须要两个转子外侧额外的安装换向减速行星排换向来实现换向减速效果。这也是与传统集中式驱动方式存在差异的地方。

2 电子差速

2.1 控制结构

（1）四轮差速控制。在四轮毂独立驱动电动汽车中4轮电子差速快速的应用比较广泛，其所有单元的信息主要是通过一个控制单元来进行汇总，通过控制单元，能够将传感器信息进行综合后来实现这4个轮毂差速转向的可以调整。

（2）两轮差速控制。如果电动汽车全能作为导向轮，而后轮做的一个驱动轮那么就可以应用两轮差速控制。当汽车需要进行转向的时候，两个后电动轮通过控制器实现驱动电机调节来完成差速。第4轮差速控制相比较，由于两轮差速控制要控制两个驱动电机，因此整体结构和控制策略相对更加简单。

2.2 控制策略

在针对电子差速进行控制特别设计的时候，控制理论是整个设计过程中非常重要的一个环节，其对电子差速系统实际的控制质量会产生直接影响。

（1）滑模控制理论。滑模控制属于一种相对比较特殊的非线性控制方法，其主要是以系统实际所处状态、偏差以及导数值为基础，针对不同区域控制量的大小通过理论开关方式来进行切换，这样就能够让整个系统能够处在比较理想的来回运动状态^[3]。

（2）开关控制理论。开关控制能够让控制的稳定性和鲁棒性得到有效提升。汽车在转弯过程中实际转速分配计算过程以及车轮滑移率控制方式进行有效结合，根据汽车自加速踏板转句输入和转向轮角度输入，并以路面实际状况以及偏转角变化率的计算作為参考，针对转向过程中每一个车轮滑移率的控制比例进行估算后，就能够在此基础上对左右驱动轮通过开关控制方式来独立的分配相应的转速。

3 结束语

综上所述，在目前电动汽车差速系统研究领域，电子差速系统和自适应差速系统虽然已经取得了不错的成果，但是两种差速系统都具有各自的优缺点，自适应差速系统具有更加简单的操作原理，但是需要进一步加大对驱动效果以及机械传动率的深入研发;电子差速系统目前主要使用的是无刷直流电机和永磁同步电机，电机的控制相对比较成熟，但是需要在差速控制算法设计方面进行进一步深入研究。

参考文献：

[1]  《中国公路学报》编辑部. 中国汽车工程学术研究综述·2017[J]. 中国公路学报，2017，30（06）：1-197.

[2]  臧怀泉，戴彦，张素燕，邸聪那. 一种基于相对滑移率的电动汽车电子差速控制方法研究[J]. 机械工程学报，2017，53（16）：112-119.

[3]  张多，刘国海，赵文祥，缪鹏虎，叶浩. 电动汽车多电机独立驱动技术研究综述[J]. 汽车技术，2015（10）：1-6.

（作者单位：北京信息科技大学）