新能源商用車驅(qū)動方案及電驅(qū)動橋的應(yīng)用

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1、 新能源商用車驅(qū)動方案及電驅(qū)動橋的應(yīng)用 撰寫人：___________ 日 期：___________ 新能源商用車驅(qū)動方案及電驅(qū)動橋的應(yīng)用 隨著能源與環(huán)境問題日益嚴(yán)重，汽車尾氣已經(jīng)成為大氣污染的重要來源之一，發(fā)展新能源汽車逐漸成為未來汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢。本文介紹了電動汽車的驅(qū)動方案，闡述了電驅(qū)動系統(tǒng)的布置方式，列舉了幾種典型的電驅(qū)動橋在商用車領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例。 目前新能源汽車常用的電驅(qū)動橋主要有：集成電驅(qū)動橋、同軸電驅(qū)動橋和輪邊電驅(qū)動橋等。本文主要從電動汽車的驅(qū)動方案、電驅(qū)動橋的技術(shù)優(yōu)勢等方面來介紹，并分享幾種典型的電驅(qū)動橋在商用車領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例。 電動汽車的驅(qū)動

2、方案 1. 差速半軸驅(qū)動方案 該方案與傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機(jī)驅(qū)動方案的區(qū)別在于將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)換成電機(jī)和相關(guān)電子器件。驅(qū)動力由一臺電機(jī)提供，驅(qū)動車輛的兩側(cè)車輪（圖1）。這種布置形式的電動車，操作方式與傳統(tǒng)汽車相同，電機(jī)控制器接收加速踏板信號、制動踏板信號、PDRN（即停車、倒車、空檔和前進(jìn)）信號控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過械傳動裝置驅(qū)動左右兩側(cè)車輪。該形式保留了機(jī)械部件，包括變速器、傳動軸和半軸等部件。該方案優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)較成熟，有利于集中精力匹配電動汽車動力系統(tǒng)；缺點(diǎn)是效率較低，滿足不了電動汽車的動力性能的要求。 2. 輪邊驅(qū)動方案 輪邊驅(qū)動方案的主要特點(diǎn)是取消了差速器和半軸，將行星減速器與電機(jī)制造為一體，組

3、合為一個電動輪，電動輪直接安裝在車輪上（圖2）。電動輪技術(shù)作為電動車的一個發(fā)展方向，也受到汽車開發(fā)商的關(guān)注。該方案集電機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)和制動器為一體，是一種獨(dú)特的驅(qū)動單元。使用電動輪技術(shù)的電動車不占用車身和底盤的空間，擴(kuò)大了駕乘空間，車輛的底部空間用來安裝電池，使整個車輛的總體布置得到了很大的簡化，綠色環(huán)保，傳動效率高。該驅(qū)動技術(shù)需要改進(jìn)的方面如下：需要優(yōu)化輪邊獨(dú)立電驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，研發(fā)一體化程度更高的電動輪模塊；需要研究開發(fā)輪邊減速式電動輪結(jié)構(gòu)模塊；需要研究路面工況載荷下電動輪模塊的動力學(xué)特性；需要研究路面工況載荷下電動輪模塊的耐用性試驗(yàn)方法和評價標(biāo)準(zhǔn)。 3. 輪轂電機(jī)驅(qū)動方案 輪轂電機(jī)驅(qū)動是

4、電動汽車研究開發(fā)的一個熱點(diǎn)，也是解決能源和環(huán)境問題的一種有效手段。輪轂電機(jī)安裝在車輪的輪轂內(nèi)（圖3），省略了中間的機(jī)械傳動部件離合器、減速器及傳動橋等，電動汽車的輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)接受電池的電能，由電機(jī)直接驅(qū)動車輪，驅(qū)動電動汽車行駛，大大簡化了整車結(jié)構(gòu)，提高了傳動效率。由于取消了差速器，因此對驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的控制是研究重點(diǎn)，其差速控制技術(shù)直接影響輪轂電機(jī)式電動汽車的發(fā)展。 現(xiàn)代汽車大部分輪轂電機(jī)都采用了永磁材料。伴隨著現(xiàn)代控制理論、電子技術(shù)和永磁電機(jī)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)的迅速發(fā)展，輪轂電機(jī)驅(qū)動技術(shù)也逐漸成熟，應(yīng)用在各個電動車領(lǐng)域。 電動汽車電驅(qū)動系統(tǒng)的布置方式 1. 電動汽車電驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布

5、置 結(jié)構(gòu)布置方式主要有2 種：集中式和分布式。集中式驅(qū)動是在傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)車輛安裝發(fā)動機(jī)的位置以一個驅(qū)動電機(jī)代替內(nèi)燃機(jī)，其他傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不改變的驅(qū)動型式。分布式驅(qū)動是根據(jù)電動汽車自身的特點(diǎn)采用車輪獨(dú)立驅(qū)動的驅(qū)動型式。 在圖4 中，a 為單電機(jī)集中驅(qū)動型式，由驅(qū)動電機(jī)、減速器和差速器等構(gòu)成，由于沒有離合器和變速器，可以減少傳動裝置的體積及重量；b 也為單電機(jī)集中驅(qū)動的型式，與發(fā)動機(jī)橫置前置前驅(qū)的內(nèi)燃機(jī)車輛結(jié)構(gòu)布置方式相似，將驅(qū)動電機(jī)、減速器和差速器集成為一體，通過左右半軸分別驅(qū)動兩側(cè)車輪，該布置型式結(jié)構(gòu)緊湊，多用于小型電動汽車上；c 為輪邊電機(jī)分布式驅(qū)動型式，兩個驅(qū)動電機(jī)通過減速器分別驅(qū)動左

6、右兩側(cè)車輪，可通過電子差速控制實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向行駛，以取代機(jī)械差速器，該驅(qū)動方式為目前研究的熱點(diǎn)；d 為輪轂電機(jī)分布式驅(qū)動型式，驅(qū)動電機(jī)和固定速比的行星齒輪減速器安裝在車輪里面（也有取消減速器的直驅(qū)方案），省去傳動軸和差速器，從而使傳動系統(tǒng)得到簡化。該驅(qū)動方式對驅(qū)動電機(jī)的要求較高，同時控制算法也較為復(fù)雜。 分布式驅(qū)動電動汽車在回饋制動、機(jī)動性、車身內(nèi)部空間利用率及可控性等方面均優(yōu)于內(nèi)燃機(jī)汽車和集中式驅(qū)動電動汽車。因此，采用分布式驅(qū)動方式是電動汽車發(fā)展的一個重要方向。 集中式驅(qū)動電動汽車應(yīng)用機(jī)械差速器即可完成轉(zhuǎn)向，而分布式驅(qū)動電動汽車的每一個驅(qū)動輪連接一個電機(jī)輸出軸，每個電機(jī)輸出軸可以單獨(dú)提供驅(qū)動力

7、矩，兩側(cè)驅(qū)動輪之間無需機(jī)械差速器。 目前，對分布式驅(qū)動電動汽車差速器系統(tǒng)的研究可分為兩個方向：一個方向?yàn)樽赃m應(yīng)差速的特殊電機(jī)設(shè)計；另一個方向?yàn)榛诟鞣N控制理論采用差速控制策略的電子差速系統(tǒng)設(shè)計。 2. 電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 電動汽車已經(jīng)得到了蓬勃的發(fā)展，但要完全替代傳統(tǒng)汽車還有很長的一段路要走。目前，國內(nèi)外有很多對電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的研究，主要集中在新型電動機(jī)的應(yīng)用、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)控制策略的改進(jìn)。電機(jī)驅(qū)動尚有諸多需要解決的技術(shù)問題，如提高電機(jī)與驅(qū)動器的功率，提高電機(jī)可靠性和耐久性，減輕驅(qū)動電機(jī)質(zhì)量等。 隨著電氣技術(shù)、電子技術(shù)以及控制技術(shù)的發(fā)展和突破，電機(jī)性能不斷提高，電池技術(shù)、動力控

8、制系統(tǒng)和整車能源管理系統(tǒng)等相關(guān)技術(shù)不斷突破，電機(jī)驅(qū)動也將更廣泛的應(yīng)用在新能源汽車上，同時車用電機(jī)驅(qū)動技術(shù)及其控制技術(shù)進(jìn)一步向永磁化、智能化、集成化和全數(shù)字化的方向發(fā)展。 幾種典型的商用車電驅(qū)動橋應(yīng)用實(shí)例 目前新能源商用車電驅(qū)動橋常見類型主要分為輪邊電驅(qū)動橋（ 圖5）、集成電驅(qū)動橋（ 圖6）和同軸電驅(qū)動橋（圖7）。輪邊電驅(qū)動橋常用于客車系列，集成電驅(qū)動橋常用于貨車及客車（6 ～ 7 m 中巴系列），同軸電驅(qū)動橋常用于輕型貨車系列。 1. 輪邊電驅(qū)動橋 輪邊電驅(qū)動橋具有承載、驅(qū)動和制動功能，將電池里的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能進(jìn)行驅(qū)動。它具有以下特點(diǎn)： ①集成輪邊驅(qū)動和再生制動兩大技術(shù)； ②取消

9、變速器、離合器和傳動軸等部件，減少整車零部件數(shù)量，節(jié)約成本； ③使用兩個永磁同步電機(jī)為整車提供動力，電機(jī)受到驅(qū)動電機(jī)控制器的控制，可根據(jù)需要調(diào)整轉(zhuǎn)速，操作更加舒適、車輛行駛更加平穩(wěn)；同時在制動過程中，也可通過電機(jī)軸的反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)制動能量的回收，即再生制動，實(shí)現(xiàn)能量回收，延長續(xù)駛里程； ④高轉(zhuǎn)速的驅(qū)動電機(jī)通過輪邊減速機(jī)構(gòu)減速后，轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)矩增大，為車輪提供較大的驅(qū)動力； ⑤制動系統(tǒng)使用制動氣室、連桿機(jī)構(gòu)和制動器組成后制動和駐車制動系統(tǒng)，提供行車和駐車制動。 輪邊電驅(qū)動橋布置方案優(yōu)勢分析見表1。 2. 集成電驅(qū)動橋 集成電驅(qū)橋具有以下特點(diǎn)：① 電機(jī)、變速器、差速器及車橋高度集成， 結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕；② 傳動效率高， 電機(jī)動力經(jīng)變速齒輪等機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動車輪；③ 具有制動回饋， 通過電機(jī)的反拖實(shí)現(xiàn)能量回收，延長續(xù)駛里程；④ 可以實(shí)現(xiàn)自動變速，可以使電機(jī)工作保持在高效率區(qū)間，有效降低電耗； ⑤減速機(jī)構(gòu)減速為車輪提供驅(qū)動力。 3. 同軸電驅(qū)動橋 同軸電驅(qū)動橋布置方案優(yōu)勢分析見表2。 總結(jié) 隨著國家政策導(dǎo)向的明了化及地方政府的積極扶持，電動汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展已成為必然趨勢，并將最終推動汽車產(chǎn)業(yè)的電動化，車橋產(chǎn)品作為整車的重要零部件，也將緊隨整車電動化的發(fā)展趨勢。 第 8 頁 共 8 頁 僅供參考 感謝瀏覽！