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轮毂电机驱动技术解析.docx
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轮毂电机驱动技术解析
未来电驱动主力轮毂电机驱动技术解析
2011年06月05日01:
55来源:
Che168类型:
转载编辑:
胡正暘
新能源车现在已经成为汽车行业颇具前瞻性的领域,而新能源车型的驱动技术和传统内燃机汽车有着不小的区别,而其中有一类驱动技术有着很大的发展前景,这就是轮毂电机技术,它和传统的动力系统有何区别呢?
它有哪些优点和缺点呢?
下面就来看看轮毂电机技术到底有哪些独到之处。
采用轮毂电机技术的福特F-150将此前的所有传动部件通通舍弃不用
注:
轮毂严格意义上讲仅指与传动轴连接的法兰、轴承座等部分,不过轮毂这一名词对于普通用户目前更多指的是轮圈,下文中涉及的轮毂一词将涵盖狭义的轮毂和轮圈两部分。
●轮毂电机技术简介
轮毂电机技术又称车轮内装电机技术,它的最大特点就是将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内,因此将电动车辆的机械部分大大简化。
轮毂电机技术并非新生事物,早在1900年,保时捷就首先制造出了前轮装备轮毂电机的电动汽车,在20世纪70年代,这一技术在矿山运输车等领域得到应用。
而对于乘用车所用的轮毂电机,日系厂商对于此项技术研发开展较早,目前处于领先地位,包括通用、丰田在内的国际汽车巨头也都对该技术有所涉足。
目前国内也有自主品牌汽车厂商开始研发此项技术,在2011年上海车展展出的瑞麒X1增程电动车就采用了轮毂电机技术。
米其林研发的将轮毂电机和电子主动悬挂都整合到轮内的驱动/悬挂系统结构图
本田研发的轮毂电机实物
上海车展上的瑞麒X1-EV
通用开发的为150吨的重型卡车设计的轮毂电机(内燃动力电传动)
典型内转子结构的轮毂电机驱动系统结构示意图
轮毂电机驱动系统根据电机的转子型式主要分成两种结构型式:
内转子式和外转子式。
其中外转子式采用低速外传子电机,电机的最高转速在1000-1500r/min,无减速装置,车轮的转速与电机相同;而内转子式则采用高速内转子电机,配备固定传动比的减速器,为获得较高的功率密度,电机的转速可高达10000r/min。
随着更为紧凑的行星齿轮减速器的出现,内转子式轮毂电机在功率密度方面比低速外转子式更具竞争力。
●轮毂电机的优缺点
优点1:
省略大量传动部件,让车辆结构更简单
类似上图中这种传统变速器在轮毂电机驱动的车辆上已经见不到了
传统后驱车车厢后排地板上的突起在电动车上也会消失,为乘员腾出更大的空间
对于传统车辆来说,离合器、变速器、传动轴、差速器乃至分动器都是必不可少的,而这些部件不但重量不轻、让车辆的结构更为复杂,同时也存在需要定期维护和故障率的问题。
但是轮毂电机就很好地解决了这个问题。
除开结构更为简单之外,采用轮毂电机驱动的车辆可以获得更好的空间利用率,同时传动效率也要高出不少。
优点2:
可实现多种复杂的驱动方式
像AHED“先进混合电驱动”样车这样的8轮电驱动很轻松就能实现
由于轮毂电机具备单个车轮独立驱动的特性,因此无论是前驱、后驱还是四驱形式,它都可以比较轻松地实现,全时四驱在轮毂电机驱动的车辆上实现起来非常容易。
同时轮毂电机可以通过左右车轮的不同转速甚至反转实现类似履带式车辆的差动转向,大大减小车辆的转弯半径,在特殊情况下几乎可以实现原地转向(不过此时对车辆转向机构和轮胎的磨损较大),对于特种车辆很有价值。
优点3:
便于采用多种新能源车技术
采用轮毂电机可以匹配包括纯电动、混合动力和燃料电池电动车等多种新能源车型
轮毂电机可以和传统动力并联使用,这对于混合动力车型很有意义
新能源车型不少都采用电驱动,因此轮毂电机驱动也就派上了大用场。
无论是纯电动还是燃料电池电动车,抑或是增程电动车,都可以用轮毂电机作为主要驱动力;即便是对于混合动力车型,也可以采用轮毂电机作为起步或者急加速时的助力,可谓是一机多用。
同时,新能源车的很多技术,比如制动能量回收(即再生制动)也可以很轻松地在轮毂电机驱动车型上得以实现。
缺点1:
增大簧下质量和轮毂的转动惯量,对车辆的操控有所影响
铝制下摆臂采用主要就为减重,如果加上轮毂电机,这些努力也就白费了
对于普通民用车辆来说,常常用一些相对轻质的材料比如铝合金来制作悬挂的部件,以减轻簧下质量,提升悬挂的响应速度。
可是轮毂电机恰好较大幅度地增大了簧下质量,同时也增加了轮毂的转动惯量,这对于车辆的操控性能是不利的。
不过考虑到电动车型大多限于代步而非追求动力性能,这一点尚不是最大缺陷。
缺点2:
电制动性能有限,维持制动系统运行需要消耗不少电能
商用车车桥的内置缓速器采用涡流制动原理,而轮毂电机的制动也可以利用这一原理
现在的传统动力商用车已经有不少装备了利用涡流制动原理(也即电阻制动)的辅助减速设备,比如很多卡车所用的电动缓速器。
而由于能源的关系,电动车采用电制动也是首选,不过对于轮毂电机驱动的车辆,由于轮毂电机系统的电制动容量较小,不能满足整车制动性能的要求,都需要附加机械制动系统,但是对于普通电动乘用车,没有了传统内燃机带动的真空泵,就需要电动真空泵来提供刹车助力,但也就意味了有着更大的能量消耗,即便是再生制动能回收一些能量,如果要确保制动系统的效能,制动系统消耗的能量也是影响电动车续航里程的重要因素之一。
此外,轮毂电机工作的环境恶劣,面临水、灰尘等多方面影响,在密封方面也有较高要求,同时在设计上也需要为轮毂电机单独考虑散热问题。
结语:
与电动机集中动力驱动相比,轮毂电机技术具备很大的优势,它布局更为灵活,不需要复杂的机械传动系统,同时也有自己的显著不足,比如密封和起步电流/扭矩间的平衡关系,以及转向时驱动轮的差速问题等等,如果能在工程上解决这些难题,轮毂电机驱动技术将在未来的新能源车中拥有广阔的前景。
轮毂电机:
电动车发展推手兼顾电动制动
作者:
王贵明王金懿
2011年02月17日14:
11
大中小
来源:
《新能源汽车》
节能环保的电动汽车未能及时推广的主要原因是其性价比。
目前研发的电动汽车由于受传统汽车设计思路所束缚,其结构仅在传统汽车基础上改装而成,未能充分发挥电机驱动应有的各种技术优势,以致使性价比也难有突破性提高。
通过对各种电动汽车动力传动机构的分析比较,采用轮毂式电机驱动方式是最能充分发挥其电机驱动的技术优势。
再根据汽车在各种运行工况的特性分析,得出电动汽车对其驱动电机在起步、加速、减速、制动等状况时的各种特性要求。
轮毂电机在电动汽车上应用不仅可实现小马拉大车、提高电机驱动效率的效果,还大大简化了机械传动机构,减轻整车自重,减小其传动和附加损耗,即降低成本,也节能减噪,并且如同高档轿车采用四轮驱动,可进一步提高车轮控制的动态响应性,通过微机控制更易实现在传统轿车上较难实施的各种性能优化措施,从而改善操控性和安全性。
以此即可全面提高节能环保型电动微轿车的各项性能指标和性价比,使其达到普及型商品化要求,对推广电动汽车和节能减排起到极好效果。
变磁阻双凸极电机作用强大
通过对车辆起步、加速、爬坡、下坡、高速、低速、滑行、降速、制动和停车等各种行驶工况特性的全面分析,总结出电动汽车对驱动电机的六项性能要求:
有较大的启动扭矩和相当的短时过载能力以满足汽车起步、加速和上坡时要求;改善电机的启动特性,避免过大的启动峰值电流损坏蓄电池;有较宽调速范围和理想调速特性以满足汽车高、低速各工况行驶要求;要求电机正反转以简化汽车倒车机构;需电机能方便有效实现发电回馈,将汽车在降速制动和下坡时的动能自动回馈蓄电池,以节能和提高续驶里程;设法利用电磁吸力使电机的定、转子相互吸住来实现电磁制动,避免机械制动存在的热衰退和水衰退,并改进电磁制动功能以缩短制动时间,提高汽车在频繁起、停运行中的制动效能及其恒定性。
根据上述分析得出电动汽车对其轮毂式电机除了有较好的调速性能,还要求同时兼有电动、发电回馈和电磁制动三项功能。
通过对直流、交流、永磁无刷、变磁阻等各类调速电机的结构原理和特性分析比较,由于变磁阻双凸极电机具有结构简单、坚固可靠、制造成本低、调速性能好、效率高等优点,能运行于正、反转电动及发电四个象限,为一种新兴的典型机电一体化装置。
并具有高起动转矩、低起动电流,即特别适于汽车起步和蓄电池驱动的特性要求。
为使电动、发电、制动三功能同时较好地有效发挥,首先确定了采用变磁阻双凸极电机作为其基本结构形式。
为满足电机的多功能要求,利用制作电机模型,反复模拟运行和改进设计,最终通过巧妙合理安排电机双凸极齿与槽的相对宽度和其绕组的空间布局等一系列改进措施,提高和兼顾了电动、发电和制动三功能的较好发挥。
为说明对电机改进的思路和基本原理,需先对现有变磁阻双凸极电机的结构原理作必要说明。
变磁阻双凸极电机主要指开关磁阻SRM电机和双凸极永磁DSPM电机。
有关变磁阻双凸极电机的结构原理已有不少专著有详尽介绍,在此限于篇幅不再重复,但需借助所推导的理论公式及其结论来进一步分析并提出其改进思路。
图1为典型的三相6/4开关磁阻电机结构原理图,如以图中定、转子所处位置为起点,依次给A→C→B→A相绕组顺序通电,则转子在其磁阻转矩的作用下将顺时针转动;反之,若按B→C→A→B顺序通电,则转子就逆时针转动。
通过分析可得到其SRM电机产生电磁转矩的基本表达式:
(1-1)
它表明SRM电机所产生的瞬时电磁转矩Tem正比于电感L对其转角θ的导数和电流i的平方。
而且若电感L是随转角θ的增加而增加时,绕组通入电流所产生的电磁转矩为正,即电磁转矩为驱动性,电机运行于电动机状态;若电感L是随转角θ的增加而减少时,绕组内流过电流则产生负的电磁转矩,即电磁转矩为制动性,电机运行于发电机状态。
如不考虑磁路饱和,绕组电感L是随转角θ呈线性变化。
当转子极处于定子两极之间,定子极弧与转子极弧无重合,气隙磁导最小,电感为最小值Lmin。
当转子位置角θ增大时,转子极弧与定子极弧开始重合,绕组电感随之增大,当整个定子极弧与转子极弧相重合时,电感达到最大值Lmax,并在βr-βs内保持不变。
当θ继续增大时,定、转子极弧的重叠部分将线性减小,故电感随之线性下降。
利用上述电机的电磁转矩公式(1-1)和绕组电感L随转角θ变化的表达式(1-2),即可较好地说明如何实现电动、发电回馈和电磁制动三种不同的控制方式。
通常电机的可控变量为绕组电压±US、开通角θon和关断角θoff三个参数。
在电动机运行状态时,要求以电感增大区作为电路导通区,即如图2所示的转子角θ1和θ2为开通角θon和关断角θoff的参考点。
而在发电机运行状态时,则以电感减小区作为电路导通区,即以转子角θ3和θ4作为开通角θon和关断角θoff的参考点。
并且在电感最大区βr-βs保持电流,即使该相绕组持续通电就可实现电磁制动。
兼顾电动、制动两项功能
根据上述电磁转矩公式(1-1)可知电感L对其转角θ的导数,即磁导(电感)变化率越大,其电磁转矩Tem就越大。
反映在电机结构上也就是电机极弧槽距(Δθ)的减小有利于提高输出电磁转矩Tem。
即从结构上来说,可适当减小槽距,从而即增大凸极齿宽,并且凸极齿宽的增大也正好使电机在制动时能增大其电磁制动力矩。
为充分发挥电机的电磁制动效能,要求在电磁制动使绕组持续通电时,能使定、转子圆周上的凸极以电磁相吸而重合的极弧边距尽可能大。
为此可通过减少绕组相数和减小凹槽相对宽度两个途径来设法增大了凸极齿宽(突破了此类电机的凸极齿宽一般小于其槽宽的形式)。
并且绕组相数的减少,也可减少驱动控制器的功率开关元器件数,即有利于降低其成本。
同时又考虑到为减小电机低速时的转矩波动而引起的噪声和振动,需设法通过增加极数来减小转子极距角θcr,并且要求同相绕组在其相邻凸极上的绕向相反,即通电后所产生的磁场极性相反,各极上的绕组以串联形式连接。
总之,为了兼顾电动、制动两项功能的发挥,电机的设计原则为:
通过减少相数和减小凹槽相对宽度来增大凸极齿宽以利提高其电磁制动力矩;通过增加极数来减小电动时的转矩波动,即减小步距角。
另外,也可采用改变运行拍数或如同步进电机采用细分驱动电路的方式来设法减小步距角。
通过结构改进提高效率
根据上述改进电机的基本思路,本发明电机采用了绕组相数尽可能少的两种结构,即为二相和三相,在此以外转子内定子的轮毂式电机结构形式分别描述如下:
二相磁阻电机的改进结构如图3所示,其特点是转子凸极齿宽大于槽宽,同时定子极数小于转子极数。
定子极数为4的整倍数,而转子极数为6的相同整倍数,图3所示电机的倍数为2,即为二相8/12极磁阻电机。
为减小电动时的转矩波动,可通过增加极数来减小步距角,其倍数可增大为3、4、5。
为使电机在正、反方向均有自起动能力,要求外转子凸极为永磁体,并以异向极性间隔排列,采用永磁体也有利于提高电机功效,由于永磁体在外转子上,运行转动时可利用车轮轮幅自然散热,避免永磁体在高温下出现退磁现象。
同时也要求同相绕组在其相邻凸极上的绕向相反,即通电后所产生的磁场极性相反,各极上的绕组以串联形式连接。
图3中电机各极距的设计参考值为:
外转子永磁体凸极的齿距为20度,槽距为10度;其内定子的凸极齿距为22度,槽距为23度。
三相磁阻电机的改进结构如图4所示,其特点是定、转子凸极齿宽均大于槽宽,同时定子极数大于转子极数。
定子极数为6的整倍数,而转子极数为4的相同整倍数,图4所示电机的倍数为2,即为三相12/8极磁阻电机。
为减小电动时的转矩波动,可通过增加极数来减小步距角,其倍数可增大为3、4、5。
并且要求同相绕组在其相邻凸极上的绕向相反,即通电后所产生的磁场极性相反,各极上的绕组以串联形式连接。
图4中电机各极距的设计参考值为:
外转子凸极齿距为26度,槽距为19度;内定子的凸极齿距为18度,槽距为12度。
由于该类电机运行时,需要根据汽车运行的实际工况,随时改变电机的运行方式,使其运行于电动、发电回馈或电磁制动任一种状态下。
为此,根据变磁阻电机运行原理,需配备转角θ位置检测装置,可采用接近开关式、磁敏式、光电式等各种形式。
在此为提高抗干扰能力,可用光电式:
即按外转子凸极的分布位置做一透光码盘,与外转子同轴连接,而在内定子相应位置上安装有若干对光电耦合开关,透光码盘与光电耦合开关配合即可检测转角θ的相对位置。
当然也可利用电机绕组电感随转子位置变化的这一特性,通过测量非导通绕组电感来推断转子的位置。
转角θ位置检测装置通过对时间t的微分运算也可兼作车轮转速检测用。
轮毂电机在电动汽车上应用不仅可提高电机驱动效率的效果,还大大简化了机械传动机构,减轻整车自重,减小其传动和附加损耗,即降低成本、节能减噪,全面提高节能环保型电动微轿车的各项性能指标和性价比,使其达到普及型商品化要求,对推广电动汽车和节能减排起到极好效果。
轮毂电机使用中要注意的常见问题
轮毂电机皆为外转子式电机,它的大体可分为“交流”和“直流”、“高速”和“低速”等类别。
交流轮毂电机额定电压为380V,是外转子式三相交流电机。
优点:
制造工艺简单、造价便宜、可靠性好;
缺点:
将直流电源变为交流电源需使用逆变装置,控制器比较复杂,价格较高。
在电子问题解决之后,它将是一个值得考虑的方案。
目前,国内外绝大多数厂家均使用外转子式直流轮毂电机。
直流电机带齿轮减速器构成的轮毂电机称之为高速轮毂电机。
优点:
重量轻,通地齿轮减速增力,扭矩大,爬坡性能好。
缺点:
难于实现液态油润滑,齿轮磨损较快,寿命受到影响,噪音偏大。
近年来,由于种种原因,市场份额大幅度下降。
但它的体积小,重量轻、扭矩大等优点目前还是别的轮毂电机所无法比拟的。
只要做好,仍有很好的市场。
上海一家电机厂采用中速有刷电机带一级行星齿轮减速,通过外齿圈实现外转子轮毂电机的方案,从扭矩、寿命、噪音到可靠性各方面都取得了较好的效果,这就是一个成功的例子。
如果体积不增加而电机的功率再大一点,在中等以上坡度路面上使用,是一个较好的产品。
近期南京天地推出的中速无刷电机带一级行星磨擦传动减速的方案是又一个实现小型化的例子。
如果能很好地解决制造中的工艺问题,使其可行性得到加强,又将是一个很好的产品,在功率需求不大而需要重量轻的场合使用十分理想。
即使原来的半轴结构轮毂电机,做好了也不错。
低速电机轮毂是指没有齿轮减速的通轴结构轮毂电机。
由于没有齿轮减速,为了保证达到骑行所需的功率,所应具有的效率,足够的扭矩和合乎标准的转速,低速电机轮毂必须要有高性能磁性材料和设计合理的几何尺寸;必须要有足够的矽钢片叠数、厚度及相应的尺寸;还必须有满足要求的漆包线线径、圈数、匝数,因此低速轮毂电机重量普遍较大。
低速电机轮毂生产设备无特殊要求,制作工艺简单,便于大批量生产,因而造价低廉;无齿轮减速,噪音很小,寿命、可靠性都很好。
因此它是电动车用轮毂电机中又一个比较理想的传动部件。
低速电机轮毂又分为“低速无刷”和“低速有刷”两种。
低速无刷电机轮毂从技术性能指标看,要优于低速有刷电机轮毂。
但是轮毂无刷电机轮毂内部有三个霍尔转子位置传感器,其安装位置的精确性、性能参数的一致性,经过一段时间使用后性能参数的漂移幅度变化等都会对低速无刷电机轮毂的性能产生影响。
搞不好甚至会产生缺相而无法正常使用。
其次控制系统比较复杂,控制器包含“转子位置译码电路”、“换向信号转换电路”、“功率开关电路”、“控制功能电路”和“保护电路”等五大部分组成,因此一个设计完善的低速无刷电机轮毂控制器相对比较复杂。
价格较高,如果我们不片面追求低价位,很好地解决上述轮毂电机的设计、制造等问题,低速无刷电机轮毂完全是使用性能指标优秀的好产品。
低速有刷电机轮毂从性能角度看不如高速有刷、低速无刷,尤其在大扭矩情况下使用时效率和高速、无刷相比较低,因此在同等容量电池条件下,行驶距离略少。
但是,如果做好了,它的可行性很好,加上有刷控制器相对简单,已是成熟产品,其总体价格相对便宜。
所以,合格的低速有刷轮毂电机只要使用得当,应是理想的选择。
如何使用得当呢?
既然我们知道低速有刷在大扭矩情况下效率较低,假如我们在平坦路面上使用,譬如在北京使用,骑车人的体重又在75公斤以下,它将是一个价廉物美的好产品。
尤其是我们可以充分利用其定子中间有一个空间来安装力矩传感器,使其成为智能轮毂电机,使用电流通常在2.5A-5A之间,充分利用其高效率区域,这将是另一个方向性产品,它必将在智能型和智能双控型电动自行车方面发挥巨大作用。
对于低速轮毂电机,关键是对制造厂家的选择。
我们要挑选那些有技术实力而能把电机技术搞懂、具备设计能力、生产组装设备完善、工艺成熟、检测手段齐全的厂家。
这是必须引起有关整车厂家注意的问题,对轮毂电机的选用要根据使用地点、使用对象、使用条件进行分别考虑。
我们都知道一个事实,那就是奥迪、别克、桑塔那、夏利、身托的发动机绝不可能是一种功率,一种性能。
为什么电动自行车轮毂电机几乎是一种功率,36V、150W?
合适吗?
这样做的结果必然导致失去很大一块市场。
现在,造型设计已经取得了长足进步,与两年前的单调局面不可同日而语。
但对轮毂电机应用则不同,尽管三种电机上演了一出“三国演义”,各执一词,但任何一个生产厂家不能只言自己生产的产品就是最好的。
如果是这样这是偏见、误解。
关键在于你是否了解各种轮毂电机的性能,根据不同的使用环境,再决定使用选择120W-240W之间的何种功率、何种类型的轮毂电机。
只有这样才能物尽其用,各得其所。
整车厂家不能对胖子说“不”,不能对高度、坡度不大的丘陵地区说“不”,也不能不允许人家带重量不大的货物。
另一方面,也不要浪费,不要让北京等路面质量较好而平坦,使用者体重不大的人去购买大功率、大扭矩轮毂电机的电动自行车。
轮毂式电动汽车驱动系统发展综述
(一)
1轮毂式电动汽车发展现状
轮毂式电动汽车是新兴的一种电动汽车驱动形式。
轮毂式电驱动系统有直接驱动式电动轮和带轮边减速器电动轮两种基本形式。
它直接将电机安装在车轮轮毂中,省略了传统的离合器、变速箱、主减速器及差速器等部件,大大简化了整车结构,提高了传动效率,并且能通过控制技术实现对电动轮的电子差速控制。
因而电动轮成为未来电动汽车的发展方向。
目前国际上对轮毂式电动汽车的研究主要以日本为主。
日本庆应义塾大学环境信息学部清水浩教授领导的电动汽车研究小组在过去的十几年中已试制了5种不同形式的样车。
其中,1991年与东京电力公司共同开发的4座电动汽车IZA,采用Ni-Cd电池为动力源,以4个额定功率为6.8kW、峰值功率达到25kW的外转子式永磁同步轮毂电机驱动,最高速度可达176km/h。
1996年,该小组联合日本国家环境研究所研制了采用电动轮驱动系统的后轮驱动电动汽车ECO,该车的电动轮驱动系统选用永磁直流无刷电动机,额定功率为6.8kW,峰值功率为20kW,并匹配行星齿轮减速机,该电动轮采用机械制动与电机再生制动相结合的方式。
2001年,该小组又推出了以锂电池为动力源,采用8个大功率交流同步轮毂电机独立驱动的电动轿车KAZ。
该车安装了8个车轮,大大增加了该车的动力,从而使该车的最高速度可以达到惊人的311km/h。
KAZ的电动轮系统中采用高转速的高性能内转子型电动机,其峰值功率可达55kW,提高了KAZ轿车的极限加速能力,使其0~100km/h加速时间达到8s。
为了使电动机输出转速符合车轮的实际转速要求,KAZ的电动轮系统匹配行星齿轮减速机构。
KAZ前轮采用盘式制动器,后轮采用鼓式制动器。
2003年日本丰田汽车公司在东京车展上推出的燃料电池概念车FINE-N也采用了电动轮驱动技术。
美国通用汽车公司2001年试制的全新线控4轮驱动燃料电池概念车Autonomy同样也采用电动轮驱动型式,电动轮驱动系统灵活的控制与布置方式,使得该车能更好地实现线控技术。
国内对电动轮驱动方式的研究也取得了一些进展。
同济大学研制的“春晖”系列燃料电池概念车就采用了4个直流无刷轮毂电机独立驱动的电动轮模块。
比亚迪于2004年在北京车展上展出的ET概念车也采用了电动汽车这种最新驱动方式:
4个轮边电机独立驱动模式。
中国科学院北京三环通用电气公司研制的电动轿车用直流无刷轮毂电机,又称电动车轮。
单个电动车轮功率为7.5kW,电压264V,双后轮直接驱动。
中船总公司724研究所的4轮电动汽车,其电动机性能指标为:
额定功率3kW,额定转速3000r/min,额定电压为110V。
2电动轮汽车结构分析
电动轮式电驱动系统有直接驱动式电动轮和带轮边减速器电动轮两种基本形式。
这取决于是采用低速外转子还是高速内转子电动机。
直接驱动式电动汽车采用低速外转子电动机,电动轮与车轮组成一个完整部件总成,采用电子差速方式,电机布置在车轮内部,直接驱动车轮带动汽车行驶。
其主要优点就是电机体积小、质量轻和成本低,系统传动效率高,结构紧凑,既利于整车结构布置和车身设计,也便于改型设计。
这种电动轮直接将外转子安装在车轮的轮辋上驱动车轮转动。
然而电动汽车在起步时需要较大的转矩,也就是说安装在直接驱动型电动轮中的电动机必须能在低速时提供大转矩。
为了使汽车能够有较好的动力性,电动机还必须具有很宽的转矩和转速调节范围。
由于电机工作产生一定的冲击和振动,还要求车轮轮辋和车轮支承必须坚固、可靠,同时由于非簧载质量大,要保证车辆的舒适性,要求对悬架系统弹性元件和阻尼元件进行优化设计,电机输出转矩和功率也受到车轮尺寸的限制,系统成本高。
带轮边减速器电动轮电驱动系统采用高速内转子电动机,能适合现代高性能电动汽车的运行要求。
它起源于矿用车的传统电动轮,属于减速驱动类型,这种电动轮允许电动机在高速下运行,通常电动机的最高转速设计在4000r/min~20000r/min之间,其目的是为了能够获得较高的比功率,而对电动机的其它性能没有特殊要求,因此可以采用普通的内转子高速电动机。
减速机构布置在电动机和车轮之间,起到减速和增矩的作用,从而保证电动汽车在低速时能够获得足够大的转矩。
电机输出轴通过减速机构与车
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