新能源商用車驅動方案及電驅動橋的應用

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1、 新能源商用車驅動方案及電驅動橋的應用 撰寫人：___________ 日 期：___________ 新能源商用車驅動方案及電驅動橋的應用 隨著能源與環(huán)境問題日益嚴重，汽車尾氣已經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動方案，闡述了電驅動系統的布置方式，列舉了幾種典型的電驅動橋在商用車領域的應用實例。 目前新能源汽車常用的電驅動橋主要有：集成電驅動橋、同軸電驅動橋和輪邊電驅動橋等。本文主要從電動汽車的驅動方案、電驅動橋的技術優(yōu)勢等方面來介紹，并分享幾種典型的電驅動橋在商用車領域的應用實例。 電動汽車的驅動

2、方案 1. 差速半軸驅動方案 該方案與傳統汽車的發(fā)動機驅動方案的區(qū)別在于將發(fā)動機轉換成電機和相關電子器件。驅動力由一臺電機提供，驅動車輛的兩側車輪（圖1）。這種布置形式的電動車，操作方式與傳統汽車相同，電機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）信號控制電機旋轉，通過械傳動裝置驅動左右兩側車輪。該形式保留了機械部件，包括變速器、傳動軸和半軸等部件。該方案優(yōu)點是技術較成熟，有利于集中精力匹配電動汽車動力系統；缺點是效率較低，滿足不了電動汽車的動力性能的要求。 2. 輪邊驅動方案 輪邊驅動方案的主要特點是取消了差速器和半軸，將行星減速器與電機制造為一體，組

3、合為一個電動輪，電動輪直接安裝在車輪上（圖2）。電動輪技術作為電動車的一個發(fā)展方向，也受到汽車開發(fā)商的關注。該方案集電機、傳動機構和制動器為一體，是一種獨特的驅動單元。使用電動輪技術的電動車不占用車身和底盤的空間，擴大了駕乘空間，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。該驅動技術需要改進的方面如下：需要優(yōu)化輪邊獨立電驅動系統結構，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構模塊；需要研究路面工況載荷下電動輪模塊的動力學特性；需要研究路面工況載荷下電動輪模塊的耐用性試驗方法和評價標準。 3. 輪轂電機驅動方案 輪轂電機驅動是

4、電動汽車研究開發(fā)的一個熱點，也是解決能源和環(huán)境問題的一種有效手段。輪轂電機安裝在車輪的輪轂內（圖3），省略了中間的機械傳動部件離合器、減速器及傳動橋等，電動汽車的輪轂電機驅動系統接受電池的電能，由電機直接驅動車輪，驅動電動汽車行駛，大大簡化了整車結構，提高了傳動效率。由于取消了差速器，因此對驅動電機轉矩與轉速的控制是研究重點，其差速控制技術直接影響輪轂電機式電動汽車的發(fā)展。 現代汽車大部分輪轂電機都采用了永磁材料。伴隨著現代控制理論、電子技術和永磁電機優(yōu)化設計技術的迅速發(fā)展，輪轂電機驅動技術也逐漸成熟，應用在各個電動車領域。 電動汽車電驅動系統的布置方式 1. 電動汽車電驅動系統的結構布

5、置 結構布置方式主要有2 種：集中式和分布式。集中式驅動是在傳統的內燃機車輛安裝發(fā)動機的位置以一個驅動電機代替內燃機，其他傳動系統的結構不改變的驅動型式。分布式驅動是根據電動汽車自身的特點采用車輪獨立驅動的驅動型式。 在圖4 中，a 為單電機集中驅動型式，由驅動電機、減速器和差速器等構成，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 也為單電機集中驅動的型式，與發(fā)動機橫置前置前驅的內燃機車輛結構布置方式相似，將驅動電機、減速器和差速器集成為一體，通過左右半軸分別驅動兩側車輪，該布置型式結構緊湊，多用于小型電動汽車上；c 為輪邊電機分布式驅動型式，兩個驅動電機通過減速器分別驅動左

6、右兩側車輪，可通過電子差速控制實現轉向行駛，以取代機械差速器，該驅動方式為目前研究的熱點；d 為輪轂電機分布式驅動型式，驅動電機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方案），省去傳動軸和差速器，從而使傳動系統得到簡化。該驅動方式對驅動電機的要求較高，同時控制算法也較為復雜。 分布式驅動電動汽車在回饋制動、機動性、車身內部空間利用率及可控性等方面均優(yōu)于內燃機汽車和集中式驅動電動汽車。因此，采用分布式驅動方式是電動汽車發(fā)展的一個重要方向。 集中式驅動電動汽車應用機械差速器即可完成轉向，而分布式驅動電動汽車的每一個驅動輪連接一個電機輸出軸，每個電機輸出軸可以單獨提供驅動力

7、矩，兩側驅動輪之間無需機械差速器。 目前，對分布式驅動電動汽車差速器系統的研究可分為兩個方向：一個方向為自適應差速的特殊電機設計；另一個方向為基于各種控制理論采用差速控制策略的電子差速系統設計。 2. 電機驅動系統的發(fā)展趨勢 電動汽車已經得到了蓬勃的發(fā)展，但要完全替代傳統汽車還有很長的一段路要走。目前，國內外有很多對電動汽車電機驅動系統的研究，主要集中在新型電動機的應用、電機驅動系統控制策略的改進。電機驅動尚有諸多需要解決的技術問題，如提高電機與驅動器的功率，提高電機可靠性和耐久性，減輕驅動電機質量等。 隨著電氣技術、電子技術以及控制技術的發(fā)展和突破，電機性能不斷提高，電池技術、動力控

8、制系統和整車能源管理系統等相關技術不斷突破，電機驅動也將更廣泛的應用在新能源汽車上，同時車用電機驅動技術及其控制技術進一步向永磁化、智能化、集成化和全數字化的方向發(fā)展。 幾種典型的商用車電驅動橋應用實例 目前新能源商用車電驅動橋常見類型主要分為輪邊電驅動橋（ 圖5）、集成電驅動橋（ 圖6）和同軸電驅動橋（圖7）。輪邊電驅動橋常用于客車系列，集成電驅動橋常用于貨車及客車（6 ～ 7 m 中巴系列），同軸電驅動橋常用于輕型貨車系列。 1. 輪邊電驅動橋 輪邊電驅動橋具有承載、驅動和制動功能，將電池里的電能轉化為機械能進行驅動。它具有以下特點： ①集成輪邊驅動和再生制動兩大技術； ②取消

9、變速器、離合器和傳動軸等部件，減少整車零部件數量，節(jié)約成本； ③使用兩個永磁同步電機為整車提供動力，電機受到驅動電機控制器的控制，可根據需要調整轉速，操作更加舒適、車輛行駛更加平穩(wěn)；同時在制動過程中，也可通過電機軸的反轉實現制動能量的回收，即再生制動，實現能量回收，延長續(xù)駛里程； ④高轉速的驅動電機通過輪邊減速機構減速后，轉速降低，轉矩增大，為車輪提供較大的驅動力； ⑤制動系統使用制動氣室、連桿機構和制動器組成后制動和駐車制動系統，提供行車和駐車制動。 輪邊電驅動橋布置方案優(yōu)勢分析見表1。 2. 集成電驅動橋 集成電驅橋具有以下特點：① 電機、變速器、差速器及車橋高度集成， 結構緊湊，重量輕；② 傳動效率高， 電機動力經變速齒輪等機構直接驅動車輪；③ 具有制動回饋， 通過電機的反拖實現能量回收，延長續(xù)駛里程；④ 可以實現自動變速，可以使電機工作保持在高效率區(qū)間，有效降低電耗； ⑤減速機構減速為車輪提供驅動力。 3. 同軸電驅動橋 同軸電驅動橋布置方案優(yōu)勢分析見表2。 總結 隨著國家政策導向的明了化及地方政府的積極扶持，電動汽車產業(yè)的快速發(fā)展已成為必然趨勢，并將最終推動汽車產業(yè)的電動化，車橋產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！