文 献 综 述
1 引言
当前，日益严重的能源危机和环境危机，给传统的汽车带来了巨大的压力，而汽车也已成为人类不可或缺的交通工具。因此，汽车的环保与节能引起了世界各国的广泛关注，开发具有超低排放、低噪音和能源利用率高的电动汽车已成为解决这一问题的重要途径之一[1]。伴随能源革命和第四次工业革命的浪潮，全球汽车产业迎来前所未有的颠覆性变革，而推动这一变革的力量来自于技术的创新——绿色能源、智能电网、信息技术、移动互联等跨界融合与快速迭代，为电动汽车产业的蓬勃发展注入新的动力。目前来看，纯电动汽车依然是新能源汽车发展的主力军，汽车的电动化在向深度发展。这种动力，来自于控制温室气体排放的紧迫性和对持续发展的担忧[2]。为了更好地优化电动车动力性、降低电耗和成本，纯电动汽车多挡位自动变速器和集成式电驱动桥日益受到国内的重视，而分布式轮毂电机驱动则是未来纯电动汽车驱动技术的发展方向[3]。
2 研究背景及意义
近年来中国新能源汽车产业取得了积极的进展，总体来看产业发展已经从培育期进入增长期，在全球范围内形成了一定的先发优势。2015年，新能源汽车销售33.1万辆，同比增长3.4倍。其中，纯电动汽车销售24.7万辆。到了2017年，新能源汽车销售77.7万辆，同比增长53.3%。其中，纯电动汽车销售65.2万辆。而2018年截至10月，新能源汽车产销分别完成87.90万辆和86.01万辆，同比增长69.95%和75.59%。其中纯电动汽车产销分别完成67.03万辆和65.26万辆，比上年同期分别增长56.88%和62.29%[2]。
本文集中探讨了分布式驱动电动汽车的相关课题。分布式驱动电动汽车主要结构特征是将驱动电机直接安装在驱动轮内或驱动轮附近，具有驱动传动链短、传动效率高、结构紧凑等突出优点。将电机直接放置在车轮上，省去了传动装置，控制将由电气线路来实现。由于电气时间常数远小于机械时间常数，这就意味着分布式驱动方式响应时间更短，在紧急情况下可以更加迅捷的完成驾驶员或者自动驾驶系统所发出的指令。其具有中置式驱动方式无可比拟的优点:首先效率得到了极大的提升，中置式传动系统虽然在不断发展，但还是避免不了机械传动装置所带来的能量耗散，而轮毂电机则可以有效避免机械能传递上的损耗。数据表明，轮毂电机的引入提升了约8％～15％的效率。同时，去掉了机械传动轴，整车质量也得到了很大减轻，使得电动汽车续航问题得到了改善。在控制方面，由电机控制器进行分析后，发出指令来控制车轮的转速和扭矩。同时，轮毂电机的引入还丰富了汽车的转向方式，比如在低速时让左右轮反向旋转，以降低转向半径[5]。由于样车的制作成本高昂，所以我们决定根据研究室现有条件做一个半物理实验平台，作为从数值仿真到整车试验的中间过渡。系统仿真按参与仿真的模型种类不同，可分为物理仿真、数学仿真及半物理仿真。半物理仿真，又称物理-数学仿真和半实物仿真。半物理仿真是指针对仿真研究内容，将被仿真对象系统的一部分以实物（或物理模型)方式引入仿真回路;被仿真对象系统的其余部分以数学模型描述,并把它转化为仿真计算模型。借助于物理效应模型，进行实时数学仿真与物理仿真的联合仿真[6]。
本次半物理仿真实验平台分为机械和电子设计两大部分，本文主要针对机械设计模块。
3 国内外研究情况
全球主要发达国家如德、日、美等，都在根据汽车产业变革趋势重新规划汽车产业发展，力求在汽车电动化、智能化、网联化、共享化变革中抢占先机。
当下世界范围内的电动汽车主要有如下几类：以萨博9-XBioHybrid、特斯拉Roads、三菱 MINI等为主要代表的纯电动汽车（PEV）；以丰田卡罗拉、雷克萨斯ES、GS等为主要代表的混合动力汽车（HEV）；以雪佛兰Equinox、现代ix35、丰田FCHVAdv等为主要代表的燃料电池电动汽车（FCEV）；还有就是最近一些年研发的在传统混合动力汽车的技术、理论基础上衍生出的一种外接充电式混合动力汽车。电动汽车具有环境污染小、噪音低、行驶效率高、结构简单、维修便利、耗能低、成本低等一系列的优势，越来越受到大量汽车企业和广大群众的青睐，传统石油能源消耗日益加剧，环境污染逐渐加重，电动汽车以新能源作为动力，给社会和自然环境造成的伤害和压力小，这些决定了电动汽车行业有着广阔的前景[7]。
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