在環(huán)保的大環(huán)境下,電動汽車也成為了近年來研究的熱點,電動汽車在城市交通中可以實現(xiàn)零排放或極低排放,在環(huán)保領(lǐng)域優(yōu)勢巨大,各國都在努力發(fā)展電動汽車。電動汽車主要是由電機驅(qū)動系統(tǒng)、電池系統(tǒng)和整車控制系統(tǒng)三部分構(gòu)成,其中的電機驅(qū)動系統(tǒng)是直接將電能轉(zhuǎn)換為機械能的部分,決定了電動汽車的性能指標。因此,對于驅(qū)動電機的選擇就尤為重要。
通常,電動汽車采用集中電機驅(qū)動的動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式。
?。?)可以沿用內(nèi)燃機動力車的部分傳動裝置,布置在原發(fā)動機艙中,繼承性好;
?。?)可以采用電機和減速機構(gòu),乃至控制器的集成結(jié)構(gòu)型式,結(jié)構(gòu)緊湊,便于處理電機冷卻、振動隔振以及電磁干擾等問題;
(3)整車總布置型式與內(nèi)燃機接近,前艙熱管理、隔聲處理以及碰撞安全性與原車接近或者容易處理。
?。?)傳動鏈長,傳動效率低;
?。?)通常要求使用高轉(zhuǎn)速大功率電機,對電機性能要求高。
?。?)以電子差速控制技術(shù)實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎時內(nèi)外車輪不同轉(zhuǎn)速運動,而且精度更高;
(2)取消機械差速裝置有利于動力系統(tǒng)減輕質(zhì)量,提高傳動效率,降低傳動噪聲;
?。?)有利于整車總布置的優(yōu)化和整車動力學(xué)性能的匹配優(yōu)化;
?。?)降低對電機的性能指標要求,且具有冗余可靠性高的特點。
?。?)為滿足各輪運動協(xié)調(diào),對多個電機的同步協(xié)調(diào)控制要求高;
?。?)電機的分散安裝布置提出了結(jié)構(gòu)布置、熱管理、電磁兼容以及振動控制等多方面的技術(shù)難題。
分散電機驅(qū)動通常有輪轂電機和輪邊電機兩種方式。所謂輪邊電機方式是指每個驅(qū)動車輪由單獨的電機驅(qū)動,但是電機不是集成在車輪內(nèi),而是通過傳動裝置(例如傳動軸)連接到車輪。輪邊電機方式的驅(qū)動電機屬于簧載質(zhì)量范圍,懸架系統(tǒng)隔振性能好。但是,安裝在車身上的電機對整車總布置的影響很大,尤其是在后軸驅(qū)動的情況下。而且,由于車身和車輪之間存在很大的變形運動,對傳動軸的萬向傳動也具有一定的限制。
與輪邊電機方式相比,輪轂電機方式具有明顯的優(yōu)點。
(1)可以完全省略傳動的傳動裝置,整體動力利用效率大大提高;
?。?)輪轂電機使得整車總布置可以采用扁平化的底盤結(jié)構(gòu)型式,車內(nèi)空間和布置自由度得到極大的改善;
?。?)車身上幾乎沒有大功率的運動部件,整車的振動和噪聲舒適性得到極大改善;
?。?)輪轂電機方式便于實現(xiàn)四輪驅(qū)動驅(qū)動型式,有利于極大改善整車的動力性能;
?。?)輪轂電機作為執(zhí)行元件,利用響應(yīng)速度快和準確的優(yōu)點便于實現(xiàn)包括線控驅(qū)動、線控制動以及線控整車動力學(xué)控制在內(nèi)的整車動力學(xué)集成控制,提高整車的主動安全性。
輪轂電機帶來新的技術(shù)挑戰(zhàn),主要包括:
?。?)輪轂電機系統(tǒng)集驅(qū)動、制動、承載等多種功能于一體,優(yōu)化設(shè)計難度大; (2)車輪內(nèi)部空間有限,對電機功率密度性能要求高,設(shè)計難度大;
?。?)電機與車輪集成導(dǎo)致非簧載質(zhì)量較大,惡化懸架隔振性能,影響不平路面行駛條件下的車輛操控性和安全性。同時,輪轂電機將承受很大的路面沖擊載荷,電機抗振要求苛刻;
?。?)車輛大負荷低速爬長坡工況下容易出現(xiàn)冷卻不足導(dǎo)致的輪轂電機過熱燒毀問題,電機的散熱和強制冷卻問題需要重視;
(5)車輪部位水和污物等容易集存,導(dǎo)致電機的腐蝕破壞,壽命可靠性受影響;
驅(qū)動技術(shù)發(fā)展過程
與電動機集中動力驅(qū)動相比,輪轂電機技術(shù)具備很大的優(yōu)勢,它布局更為靈活,不需要復(fù)雜的機械傳動系統(tǒng),同時也有自己的顯著不足,比如密封和起步電流/扭矩間的平衡關(guān)系,以及轉(zhuǎn)向時驅(qū)動輪的差速問題等等,如果能在工程上解決這些難題,輪轂電機驅(qū)動技術(shù)將在未來的新能源車中擁有廣闊的前景。
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