纯滚动，即不考虑已发生滑 移滑转和轮胎离开地面的运行状态还有轮胎侧向变形与侧向 力成正比，即不考虑轮胎材质与结构上的非线性和因垂直载荷不 同造成的轮胎侧向弹性系数的变化。尽管后来的方案经过定的 改进，电子差速控制方案在控制车轮转速的基础上以车轮滑移率 为控制目标，以驱动轮转矩为控制变量，在保证汽车操纵稳定性 和平顺性的前提下，当汽车直线行驶时，平均分配两驱动轮的转 速和转矩在汽车转向时，对两侧车轮输入不同转速和转矩，使 两驱动轮的滑移率最低，确保行驶安全性。但对车轮在行驶过程 中特别是低速情况下可能因路面凸凹不平而出现的打滑空 转，以及轮胎重新触及地面瞬间的速度电流转矩控制等尚无 可靠的解决方案。 国家和地区的相关政策和发展规划 近年来，国家统计局国家海关总署国家发改委国务院 发展研究中心科技部全国汽车标准化技术委员中国汽车工 业协会中国电动车协会等国家及行业主管部门陆续出台了多个 鼓励电动车研制开发产业化的政策法规，并提出了未来电动 汽车业应采取的发展战略投资策略，为电动汽车企业以及计划 投资电动汽车行业的机构全面把握行业发展趋势准确了解市场 运行情况正确制定企业竞争战略和投资策略提供决策依据。 年中国电动汽车行业调研报告中也称电动车是前途最 看好的未来车辆。 根据国家发展和改革委员会的节能中长期规划，交通节油 是个重要议题。其中，交通工具电动化控制燃油型交通工具 的使用总量是交通领域节约石油消耗的项十分紧迫的任务。目 前，我国摩托车保有量为亿辆，摩托车的年耗油量约为经济型 小轿车的，每辆摩托车以年行驶万公里，每百公里油耗 升计算，每车每年油耗约为元轻型电动车的百公里耗电 约为度，全年电费约为元，比较起来，如果把全部摩托 车都换成轻型电动车，每年累计可节约能源消费支出亿元。 伴随着城市化进程，人们生活的交通距离不断扩大，庞大的自行 车交通群体正面临分流至摩托车或小轿车。如果我国的电动自行 车和轻型电动车保有量达到亿辆，均利用夜间‚谷电‛时间充 电，充电器平均功率，总容量达到万千瓦，相当于建 了个巨大的蓄能电站，相当于全国总装机量的和水电装 机容量的，大幅度提高了电力资源的利用效率，有利于国 民经济健康发展。些具有技术和规模优势的地区详细制订了中 长期的发展规划和策略目标，如无锡就详细制订了发展总量目 标企业品牌目标技术开发目标集群功能发展目标及相关工 作重点，预计年实现电动车整车产销量万辆实现直 接经济总量亿元实现电动车及相关产业经济总量亿元。 年实现电动车整车产销量万辆实现直接经济总量 亿元实现电动车及相关产业经济总量亿元。年实现 电动车整车产销量万辆实现直接经济总量亿元实 现电动车及相关产业经济总量亿元。 浙江省则在年就制定了‚十五‛产业发展规划指导电 动自行车产业发展。 台湾地区有关方面预计，年，台湾电动车产量将达 万辆，产值突破亿元新台币。 我国也非常重视电动汽车的发展，自年启动电动汽车 重大科技专项以来，我国以燃料电池混合动力和纯电动汽车 为‚三纵‛，多能源动力总成控制驱动电机和动力蓄电池为 ‚三横‛，形成了‚三纵三横‛的开发格局。目前看，该格局 已经初步显成果。在纯电动混合动力和燃料电池汽车的整车 集成技术动力系统集成技术以及动力总成关键零部件技术方 面取得重要技术突破，同时也在专利战略和技术标准平台建设 方面为自主知识产权新能源汽车产业化奠定了良好的基础。继 ‚十五‛电动汽车重大专项之后，科技部又启动了‚十五‛ 节能与新能源汽车重大项目，预计投入会更多。预计‚十五‛ 末期国内的混合动力汽车形成产业化，到‚十二五‛出现产业 化的高潮。 早在年，新能源汽车研究项目就已经被列为国家‚十 五‛期间的重大科技课题。当时启动了‚十五国家计 划电动汽车重大专项‛，提出了燃料电池整车项目混合动力 整车项目纯电动汽车项目三个发展方向，国家专项投入资金 亿多元。 项目研究的必要性 正如在国内外研究综述中的论述，对电动助力自行车来说， 电动助力自行车在行驶过程中不仅凭电力驱动，还要靠人力与电 力的互‚助‛，但在助力方式的研发以及助力信号的提取上却出 现了鱼龙混杂五花八门的局面。欧美要求脚踏启动脚停断电 的无转把电动车。日本市场更需要精确比例助力的电动车。国内 外的多种现有方式均不能很好地解决电机力矩的精确测量，也就 难以保证精确控制以及满足欧美国家的相关标准和用户的需求。 对于电动汽车而言，电机实时力矩的检测成为解决目前电动 汽车运行控制的关键技术，精确的力矩检测是包括车辆行驶的稳 定性控制转向差速控制系统动力性能优化和节能控制等环节 的不可缺少的依据。目前的检测量为电流和速度，而实际上实时 准确的力矩数据才是最需要的，而且常见的控制方案中通常在车 辆转弯时，采用模型分析车辆的转向差速控制。该模型的假设条 件中有车轮纯滚动，即不考虑已发生滑移滑转和轮胎离开地面 的运行状态还有轮胎侧向变形与侧向力成正比，即不考虑轮胎 材质与结构上的非线性和因垂直载荷不同造成的轮胎侧向弹性 系数的变化。尽管后来的方案经过定的改进，电子差速控制方 案在控制车轮转速国家的相关标准和用户的需求。 对于电动汽车而言，电机实时力矩的检测成为解决目前电动 汽车运行控制的关键技术，精确的力矩检测是包括车辆行驶的稳 定性控制转向差速控制系统动力性能优化和节能控制等环节 的不可缺少的依据。目前的检测量为电流和速度，而实际上实时 准确的力矩数据才是最需要的，而且常见的控制方案中通常在车 辆转弯时，采用模型分析车辆的转向差速控制。该模型的假设条 件中有车轮纯滚动，即不考虑已发生滑移滑转和轮胎离开地面 的运行状态还有轮胎侧向变形与侧向力成正比，即不考虑轮胎 材质与结构上的非线性和因垂直载荷不同造成的轮胎侧向弹性 系数的变化。尽管后来的方案经过定的改进，电子差速控制方 案在控制车轮转速的基础上以车轮滑移率为控制目标，以驱动轮 转矩为控制变量，在保证汽车操纵稳定性和平顺性的前提下，当 汽车直线行驶时，平均分配两驱动轮的转速和转矩在汽车转向 时，对两侧车轮输入不同转速和转矩，使两驱动轮的滑移率最低， 确保行驶安全性。但对车轮在行驶过程中特别是低速情况下 可能因路面凸凹不平而出现的打滑空转，以及轮胎重新触及地 面瞬间的速度电流转矩控制等尚无可靠的解决方案。而检测 出真实的力矩数据就可以最大限度地解决上述问题。 如国家和地区的相关政策和发展规划中所述，国家鼓励电动 车的发展产业化，而其市场在今后的几十年内将有长足的发展 和扩展，以电动自行车为例，年我国产量达到万辆。 到年，我国电动车的产销量可达到万辆，出口量为 万辆万辆，实现工业产值亿元。因此，与其 相关的技术问题的解决就势在必行。特别是电动汽车的规模化生 产已经呼之欲出，现在尽快解决其中的技术关键就显得非常必要 和更加急迫了。 四项目主要研究内容 根据些电动车生产企业的要求其中电动自行车主要为出 口要求，综合目前国内外现有产品的主要特点和存在的些问 题，参考了国外比较优秀的设计的特色部分，确定了本项目的主 要研究内容和方向。 针对电动车的发展趋势，相关资料显示，精确助力即精确 检测电机轴的受力情况是国外的关键要求，国内也将逐渐向这 要求靠拢。要达到这目的，就必须准确地检测到主动电机轴 的受力，而比较多种传感器，力矩型传感器是最佳选择，但在主 轴安装力矩传感器存在诸多技术困难如国内外研究综述中所描 述的，如信号弱易受外界噪声干扰垂直方向应力影响测量 精度信号输出困难等。因此，这些都将是本项目需要解决克 服的难题。 方面，对比已有的各种传感器方案，设计选择种传感 器安装方式，使其既能准确灵敏地检测人力信号，又便于安装， 同时还要有较低的成本。 根据上述设计，进行理论计算，仿真出传感器受力模型，找 出最佳受力点，以获取最大灵敏度和最小可测信号。 根据选择出的传感器及灵敏度计算结果，设计相关电路，并 进行验证和调试。同时，根据国外对电动车需求的反馈信息，将 设计电路小型化低能耗化，并根据电机内部结构，将信号处理 及控制电路设计成可以臵于电机内部的结构，同时考虑其电磁兼 容特性和高低温特别是高温情况下的工作稳定性。 另方面，完成上述设计及调试后，还要按照合理的数学模 型，实现对车轮跳动过程的转速转矩控制，实现电动汽车行驶的 稳定性控制，因此，要在现有模型的基础上进行合理的改进和完 善，以获得最佳效果。 第三，设计中央处理单元，以位单片机和的芯片 为核心，统处理多个电机个同时驱动的协调问题，使车 可以协调平稳运行。 再有，实现电动车动态参数的准确实时读取。为此，需设 计及实现电动车动态运行实时监测试验台，将电机内部的信号 力矩温度电压电流速度等通过无线或不影响正常 行驶的有线方式实时读出，并设计制造套可以模拟不同路 况不同阻尼直线转弯的状态测试装备，完成对电动车从 静态到具有定速度，从度度模拟坡度的完整测试数据， 形成整套电动车运动过程数据。既能直观准确地反映本设计 的精确助力结果，也可以为正在蓬勃兴起的我国电动车行业的控 制驱动系统性能测试提供理论依据和研究基础。 五项目技术可行性分析 已有技术基础 国内外已有的各种信号提取方式虽然还不能完全解决 前述问题，但对本项目的研究则是个很好的启发和技术 积淀 现有的些仿真算法，如等，将可以成