四輪獨立驅動的案例
面向自動駕駛：四輪獨立驅動/轉向電動汽車配置與控制綜述與展望
然而，傳統的燃料汽車由于其復雜的驅動和傳動系統具有響應速度慢、控制精度低的缺點，不能及時有效地執行自動駕駛系統中的決策命令。相比之下，電動汽車由于更容易實現精確控制從而受到更多研究人員的青睞。本文從自動駕駛角度出發，綜述了四輪獨立驅動/轉向電動汽車（4WID-4WIS EV）的底盤配置和控制技術，還包括4WID-4WIS EV樣機展示和性能分析等。最后針對4WID-4WIS EV的成本、線性模塊集成技術和控制技術等方面的難點提出了一些展望。
摘要：本文對四輪獨立驅動/轉向電動汽車(4WID-4WIS EV)的底盤配置和控制系統的相關研究進行了綜述和討論。首先，本文介紹了4WID-4WIS EV的一些樣機和線控集成模塊，并對4WID-4WIS EV的底盤配置進行分析。然后總結了4WID-4WIS EV常用的控制模型，即動力學模型、運動學模型和路徑跟蹤模型。此外，介紹并討論了4WID-4WIS EV的控制框架、控制策略和算法，包括穩定性控制、防側傾控制、路徑跟蹤控制和主動容錯控制。最后，從自動駕駛的角度討論了4WID-4WIS EV面臨的挑戰和發展前景。
展開 蔚來EP9為什么比邁凱輪塞納慢？
因為四輪驅動的電動車 最大的優勢就是靜止加速。EP9的四輪獨立驅動導致了這車子不能用變速箱，所以在電機7500 rpm之前，都不能輸出最大1 MW功率，根據NIO提供的齒比，7500 rpm = 244 kph，也就是 說，低速彎EP9的動力沒有優勢。
也就是說，EP9不適合Eboladrome。
電動賽車還是需要 變速箱的。換了低齒比的變速箱，即使限制了功率，EP4.5也沒有顯著變慢，這說明了 Eboladrome對于功率的需求真的很低。
? 四輪獨立驅動是一種很優雅的設計，但是很可惜，這要求了冗余動力更大，在Eboladrome這種 賽道上，要么都是超低速彎，要么都是高速彎。對于低速彎，EP9的1 MW動力一點用都沒。 對于高速彎，由于每個輪胎負荷不同，四輪獨立驅動系統中，對應的驅動電機的動力可能 不能發揮出來。這種時候可能前后雙電機+電子差速器的結構更加合理。
? 我原本以為，盡管EP9氣動下壓力巨大，但不能抹平車重的劣勢，但實際上，EP9的下壓力還是 非常有用的。并且，很有可能EP9的輪胎抓地力比Senna更好，因為EP9直接用的是比賽胎，兩 車的后輪尺寸差不多。但是因為EP9是四輪驅動，前輪也很寬，所以EP9的過彎極限還是很高的。 有評論說，可能EP9的實際氣動性能沒有我仿真設得那么高，或者EP9更難推到極限，這也 是有可能的。
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麥克納姆四輪驅動機器人無人機
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Mecanum four-wheel drive robotic drone.
Equipped with a 6-degree-of-freedom arm based on SO-ARM101.
Possibility of adding sensors of various kinds.
LiFePo4 batteries and control system with ESP32.
The modular system is the basis of a small mechatronics laboratory that allows in-depth study of the subject with the possibility of assembling and disassembling mechanical parts, sensors and studying the programming of microcontrollers.
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麥克納姆四輪驅動機器人無人機。
配備基于 SO-ARM101 的六自由度機械臂。
可添加各種傳感器。配備
磷酸鐵鋰電池和基于 ESP32 的控制系統。
展開 四輪驅動運動學、動力學問題
四輪驅動的車子，誰知道怎樣進行運動學分析以及靜力學分析？但是經典的只是后面的兩輪驅動，前面的是導向輪的運動學分析，以及動力學分析，希望有人來解決，期待中。
突破三大難點！高速電機 + 前沿制造技術，撐起工業交通電動化未來
</p><p>2）輪轂電機</p><p>集成于車輪內，支持四輪獨立驅動。Arrival商用車采用ProteanDrive電機， 結構緊湊，適用于城市物流車。</p><p>3）開關磁阻電機</p><p>無稀土設計，結構簡單、耐高溫。Enedym和Turntide已將其應用于商用 車，成本低于永磁電機 15%。</p><p><strong style="background-color: rgb(253, 198, 32);">3、智能控制與數字化</strong></p><p>1）AI控制算法</p><p>模型預測控制（MPC）和自適應算法可優化能耗 5% ，延長峰值功率輸 出時間。特斯拉通過OTA升級控制邏輯，提升電機效率與安全性。</p><p>2）數字孿生與預測維護</p><p>利用LSTM等算法分析電流和振動信號，預測軸承故障，準確率達 92%。 西門子Sidrive IQ系統已應用于新能源汽車。</p><p><strong style="background-color: rgb(253, 198, 32);">4、系統集成與綠色制造</strong></p><p>1）多合一電驅系統</p><p>比亞迪八合一系統集成電機、 電控、減速器等，體積減少 40%；華為 DriveONE系統效率突破 92%。</p><p>2）綠色制造與回收</p><p>寶馬iX采用分段式磁鋼設計，釹鐵硼回收率提升至 95% 。歐盟新規要求 電機回收率≥90% ，推動生物基絕緣材料應用。</p><p><strong style="background-color: rgb(253, 198, 32);">5、未來趨勢與挑戰</strong></p><p>到 2025 年，納米晶合金成本有望降至 150 元/kg ，超導電機或將進入商用階段。多合一系統在A級車的滲透率預計超過 60% 。
展開 “手工耿”史詩級"發明“：可以橫著走的概念車！網友喊話雷軍投資
根據視頻，這輛電動汽車是四輪電機獨立驅動，輪胎是他在廢舊車攤買的摩托車車胎，焊接汽車的骨架、鋪設木質地板、安裝控制按鈕等都是他一個人完成，最終完成基本行駛功能。
手工耿介紹稱，這輛電動汽車的設計像一塊潤滑的香皂，沒有任何凸起的地方，連后視鏡都沒有，這樣做的目的是減少行駛中所產生的風阻。車內的裝飾也是廢品改用，雖然看著凌亂，但是很環保。
值得一提的是，為了解決續航問題，手工耿還增加了外掛電池倉，需要走多遠，就可以加裝多少電池。
更讓網友們意想不到的是，汽車前部還有一個金屬手臂，可以實現轉彎提醒，還能跟其他司機比手勢。有網友評論稱，“手勢表達情緒這點就可以賣一億了”。
還有網友喊話雷軍投資。
也有網友納悶稱，“說真的 真的沒人投嗎”。羅永浩也轉發了該微博，并評論稱，“這才叫造車新勢力！”
展開 詳細剖析輪邊驅動技術應用現狀和發展前景
從輪邊電機的專利地圖分析可得出，車企更多聚焦在如何解決輪邊驅動電機在四輪獨立控制方面的一致性，以及解決輪邊驅動電機行駛時所產生的速度差和制動力不均衡等阻礙技術在乘用車領域大規模應用的問題。這些問題同樣制約著現在輪邊電機在乘用電動車領域的大規模應用。
最后，雖然以特斯拉為代表的集中式驅動形式仍是純電動乘用車底盤技術的主流。但相信在不遠的將來，輪邊電機在突破技術層面的難點后，它能量利用效率高等優勢將會促使其在乘用車領域的規模化應用。 轉自公眾號：旺材電機與電控
輪轂電機產業化難點簡析
除開結構更為簡單之外，采用輪轂電機驅動的車輛可以獲得更好的空間利用率，同時傳動效率也要高出不少。
優點2：可實現多種復雜的驅動方式
由于輪轂電機具備單個車輪獨立驅動的特性，因此無論是前驅、后驅還是四驅形式，它都可以比較輕松地實現，全時四驅在輪轂電機驅動的車輛上實現起來非常容易。同時輪轂電機可以通過左右車輪的不同轉速甚至反轉實現類似履帶式車輛的差動轉向，大大減小車輛的轉彎半徑，在特殊情況下幾乎可以實現原地轉向（不過此時對車輛轉向機構和輪胎的磨損較大），對于特種車輛很有價值。
優點3：便于采用多種新能源車技術
新能源車型不少都采用電驅動，因此輪轂電機驅動也就派上了大用場。無論是純電動還是燃料電池電動車，抑或是增程電動車，都可以用輪轂電機作為主要驅動力；即便是對于混合動力車型，也可以采用輪轂電機作為起步或者急加速時的助力，可謂是一機多用。同時，新能源車的很多技術，比如制動能量回收（即再生制動）也可以很輕松地在輪轂電機驅動車型上得以實現。
如此優秀的技術，為什么沒能普及呢？其實對于輪轂電機，一部分人擔心的的精確控制四輪轉速之類的完全不是什么問題，這只是普通的電控系統就能實現的功能，而且實現起來比傳統汽車容易得多，國外博世、戴姆勒、GE等都能提供可靠方案，國內也有幾家可以做的，比如亞太電機。其次，在極限情況下，比如有一個電機失靈，系統也可以輕松調整其他輪轂電機轉速，使整車不至于失控。
真正的問題在于：
1，雖然整車質量大大下降，但是簧下質量大大提高了，將對整車的操控、舒適性和懸掛的可靠性帶來非常巨大的影響！
2，成本問題，高轉化效率、輕量化的四輪輪轂電機價格居高不下，目前尚不足以吸引廠商進行轉型。
展開 智能網聯汽車底盤線控技術
智能網聯線控技術主要包括線控轉向技術、線控制動技術、線控驅動技術、線控換擋技術和線控懸架技術等。
1、線控轉向系統認知
一、線控轉向系統簡介
線控轉向系統（Steering By Wire，SBW），是智能網聯汽車實現路徑跟蹤與避障避險必要的關鍵技術，為智能網聯汽車實現自主轉向提供了良好的硬件基礎，其性能直接影響主動安全與駕乘體驗。
線控轉向系統取消了傳統的機械式轉向裝置，轉向盤和轉向輪之間無機械連接，可以減輕車體重量，消除路面沖擊，具有減小噪聲和隔震等優點。
針對線控轉向系統的研究，國外起步相對較早。
著名汽車公司和汽車零部件廠家，如美國Delphi公司、天合TRW公司、日本三菱公司、德國博士公司、ZF公司、寶馬公司等都相繼在研制各自的SBW系統。
TRW公司最早提出用控制信號代替轉向盤和轉向輪之間的機械連接。
但受制于電子控制技術，直到20世紀90年代，線控轉向技術才有較大進展。
英菲尼迪的“Q50”成為第1款應用線控轉向技術的量產車型。
2017年，耐世特（Nexteer）公司開發了由“靜默轉向盤系統”和“隨需轉向系統”組成的線控轉向系統，該系統可隨需轉向，在自動駕駛時轉向盤可以保持靜止，并可收縮至組合儀表上，從而提供更大的車內空間。
國內企業對線控汽車的研究起步相對較晚，與國外差距較大，各高校對線控系統的研究主要以理論為主。
2004年，同濟大學在上海國際工業博覽會上展示了配備線控轉向系統的四輪獨立驅動微型電動車“春暉三號”，如圖1-1所示。
圖1-1 線控轉向電動車春暉三號
二、線控轉向系統結構
線控轉向系統，主要由方向盤模塊、轉向執行模塊和ECU三個主要部分以及自動防故障系統、電源系統等輔助模塊組成，如圖1-2所示。
展開 基于四輪轉向和直接橫擺力矩控制的路徑跟蹤集成底盤控制算法設計
在各種研究中，直接橫擺力矩控制 (DYC) 是提高車輛操縱穩定性的有效方法[19-22]，特別是對于帶有四個輪轂電機的四輪獨立驅動 (4WID) 電動汽車 (EV) ，每個輪轂電機的驅動和制動轉矩都可以獨立控制，可以充分提高DYC的控制性能。為了充分提高動態性能，本文將4WS和DYC都用于AGV的路徑跟蹤控制器設計。
與其他控制算法相比，魯棒控制可以更有效地處理參數擾動和外部擾動。通常，魯棒控制理論的主要有力工具是優化方法和合成方法。這兩種方法都基于簡化的線性模型，盡管線性模型與實際系統模型相比并不準確[23]。優化方法可以實現魯棒穩定性和名義性能要求，一些魯棒性能要求也可以滿足[24]，然而，這種方法相對保守，因為該理論無法仔細區分系統擾動[25]。相比之下，合成方法基于結構化奇異值理論，可以實現魯棒穩定性[26,27]。為此，本文使用合成方法來設計路徑跟蹤控制器。
本文使用4WS和DYC技術處理基于底盤集成控制算法的路徑跟蹤問題。底盤集成控制算法主要包括用于路徑跟蹤的合成魯棒控制器、用于DYC的控制分配算法和用于橫向速度估計的無跡卡爾曼濾波器（UKF）。本文的結構如下。四輪獨立轉向 (4WIS) 和4WID EV在“4WIS和4WID EV”部分中被用做路徑跟蹤研究的AGV。車輛動力學和路徑跟蹤的建模在“路徑跟蹤的建模和問題描述”部分進行了描述。“集成底盤控制算法”部分涉及4WIS 和4WID EV的控制技術。集成底盤控制算法的性能在“仿真結果”部分進行評估，該部分基于通過CarSim–Simulink平臺對精確的整車模型進行仿真分析。最后，對工作進行總結和展望。
展開 智能網聯汽車底盤線控技術解析
2004年，同濟大學在上海國際工業博覽會上展示了配備線控轉向系統的四輪獨立驅動微型電動車“春暉三號”，如圖1-1所示。
圖1-1 線控轉向電動車春暉三號
二、線控轉向系統結構
線控轉向系統，主要由方向盤模塊、轉向執行模塊和ECU三個主要部分以及自動防故障系統、電源系統等輔助模塊組成，如圖1-2所示。
新能源汽車結構特征及對NVH的挑戰
2.1 電動汽車的結構特征
電動汽車中的驅動電機取代傳統的內燃機，變速器采用了單級減速器；整個車身上也多了1個電動壓縮機;電控系統與電池系統的設計相對于其他能源的汽車更加復雜，主要表現在整車的功能（包括汽車的動力系統、照明系統）全都需要電池來供電。純電動汽車的能量主要是通過柔性的電線而不是通過剛性聯軸器和轉動軸傳遞的。因此，純電動汽車各部件的布置具有很大的靈活性。
其次，純電動汽車驅動系統的布置不同，如獨立的四輪驅動系統和輪轂電動機驅動系統等，會使系統結構區別很大;采用不同類型的電動機，如直流電動機和交流電動機，會影響到純電動汽車的質量、尺寸和形狀;不同類型的儲能裝置，如蓄電池，也會影響純電動汽車的質量、尺寸及形狀。由于純電動汽車動能的傳遞主要是通過柔性的電纜，即減少了大量用剛性的機械件連接部件的動能傳遞，因此純電動汽車各部件的布置具有較大的靈活性，并且蓄電池組也可分散布置,作為配重物來布局。
展開 純電動汽車的基本結構和原理
其次，純電動汽車驅動系統的布置不同，如獨立的四輪驅動系統和輪轂電動機驅動系統等，會使系統結構區別很大；采用不同類型的電動機，如直流電動機和交流電動機，會影響到純電動汽車的重量、尺寸和形狀；不同類型的儲能裝置，如蓄電池，也會影響純電動汽車的重量、尺寸及形狀。
另外，不同的能源補充裝置具有不同的硬件和機構，例如，蓄電池可通過感應式和接觸式的充電機充電，或者采用更換蓄電池的方式，將替換下來的蓄電池再進行集中充電。
純電動汽車的結構主要由電力驅動控制系統、汽車底盤、車身以及各種輔助裝置等部分組成。除了電力驅動控制系統，其他部分的功能及其結構組成基本與傳統汽車相同，不過有些部件根據所選的驅動方式不同，已被簡化或省去了。所以電力驅動控制系統既決定了整個純電動汽車的結構組成及其性能特征，也是純電動汽車的核心，它相當于傳統汽車中的發動機與其他功能以機電一體化方式相結合，這也是區別于傳統內燃機汽車的最大不同點。
1、電力驅動控制系統
電力驅動控制系統的組成與工作原理如圖5.1所示，按工作原理可劃分為車載電源模塊、電力驅動主模塊和輔助模塊三大部分。
1)車載電源模塊
車載電源模塊主要由蓄電池電源、能源管理系統和充電控制器三部分組成。
(1)蓄電池電源。
蓄電池是純電動汽車的唯一能源，它除了供給汽車驅動行駛所需的電能外，也是供應汽車上各種輔助裝置的工作電源。蓄電池在車上安裝前需要通過串并聯的方式組合成所要求的電壓一般為12V或24V的低壓電源，而電動機驅動一般要求為高壓電源，并且所采用的電動機類型不同，其要求的電壓等級也不同。為滿足該要求，可以用多個12V或24V的蓄電池串聯成96～384V高壓直流電池組，再通過DC／DC轉換器供給所需的不同電壓。也可按所需要求的電壓等級，直接由蓄電池組合成不同電壓等級的電池組，不過這樣會給充電和能源管理帶來相應的麻煩。
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