基于电动汽车轮毂电机驱动方案动力组成部分探究.docxVIP

基于混合动力车辆轮毂电机驱动方案动力组成部分的探究 摘要 本文从电动车辆的纯电动汽车、燃料电池电动汽车、和混合动力电动汽车三种类型，选出混合动力电动汽车作为描述对象，主要对动力传递方式的多种类型中，探讨了最为流行的轮毂电机的直接和间接驱动的结构，分别从电动机、电池组、发电机以及控制系统的四大轮毂电机驱动的组成部分，简单列举了现今的几种形式，最后指出了电动汽车的发展前景以及当前需要解决的问题。 关键词：混合动力 轮毂电机 驱动形式 APU 一、轮毂电机驱动的概述 自汽车诞生以来，其性能不断地优化而成本逐渐地降低，被各个行业广泛应用。据美国关于汽车的杂志 WardsAuto 公布:截至21世纪初期,全球使用的各种汽车,包括卡车、轿车以及公用汽车等的总量超过10亿辆,我国汽车数量的增长速度世界排名第一【1-2】。我国已经成为一个汽车大国，此种情形是我国经济又好又快发展、工业科技发达以及人民生活水平提高的集中的体现。但是汽车工业的快速发展带来的负面影响，如道路堵塞、空气质量下降和能源储备量急剧减少又使汽车行业的快速发展受到质疑。汽车行业的快速发展将会给环境和能源带来了巨大压力，因此，未来的发展必须选择节能环保的电动汽车【3】。 早在1832至1839年，燃油的汽车出现以前，采用电力驱动的汽车就已经出现【4】。但是，早期的电动汽车行驶速度慢、行驶里程较短、制造工艺复杂等许多方面的缺点，车辆运用内燃机技术得到广泛发展，使其占据了整个汽车的市场，电动汽车的研究发展停滞不前。近几年来，随着电力电子方面的科学技术的进步，现在的电动汽车的技术比早期电动汽车有了质的飞越，目前的电动汽车主要以蓄电池的电能为源动力，整个车辆全部或一部分用电机驱动，集中了机、电、化等多个科学研究领域的高的科技新的技术的产品，未来的新型汽车都会向着这个方向发展。同时，电动汽车被多个国家和地区的政府和多个大汽车制造厂商视为优先发展的项目。 按目前电动车辆驱动原理分为纯电动汽车、燃料电池电动汽车、和混合动力电动汽车三种类型【5】。以氢为动力原料的燃料电池汽车产物是水，不仅无污染而且缓解水资源短缺是未来汽车的发展的最理想的目标，但现在看来，技术不全面且成本较高，不适用。混合动力电动汽车是现在最常用的一种过渡车型，可以使用内燃机作为动力源，同时又能够用电池、电机来驱动，一些公司已经推出轿车车型并迅速占入市场，得到业内汽车厂商的一致好评。专家人士预测，将占据在未来 50 年左右的市场。 各个国家都在寻找各种的方法来改善人民生活环境，降低能源消耗，电动汽车具有节能环保的作用，便应运而生。电动汽车一般使用可再生能源，其能源多元化与高效化，还可以实现极低的排放，甚至理想的零排放。 目前，混合动力电动汽车使用众多的驱动系统地形式中，用轮毂电机驱动的轮边减速驱动结构简单、装配容易是现在的发展方向。轮毂电机驱动的轮边减速驱动系统广泛运用于各种交通系统中【6】，例如：电动摩托车车、矿用车辆、轿车等； 图1-1 轮毂电机应用领域 1 电动汽车的主要驱动方案 目前电动汽车的驱动方案较少，主要有以下三种： 1.1 差速驱动方案 这种方案与采用内燃机驱动的汽车的传统方式类似，只是把传统的内燃机换成新型的电动机和相关组件，如图1-2所示。此种方案驱动的电动汽车，其操纵方式与传统的汽车类同。调速器接收踏板和路面经过传感器反应出的速度信号来控制电机的输出转速，然后再经过主减速装置，差速装置以及半轴等组成的一套机械传动装置使车轮获得速度。当车辆转向时，汽车两侧的轮子走过的路径是不一样的，但是此方案的布置含有差速器和半轴等机械装置，是可行的。差速驱动的优点是研究时间长，技术十分成熟，安全性和可靠性都比较高，缺点是体积大而笨重，一系列机械装置使得传递效率很低，对能源造成浪费。 图1-2 差速驱动方案 1.2 电动轮式驱动方案 此种方案与传统的传动方式相比最显著地特点是没有了驱动轴上的半轴和差速器，把行星减速机构和电动机制造成为一个部件，叫做电动轮，电动轮被直接安装到车轮上如图1-3所示。此种方案使用电子差速装置，调速器通过接收转向盘输入的转角信号，来控制汽车车轮的速度和行驶的路程。转向盘输入的信号为0时，汽车两侧电驱动轮依同样的速度转动，车辆直线行驶。转角信号为ａ时，电动调速器依据ａ控制两侧电驱动轮，使其有不等的速度。此方案的优点是传动装置的体积和质量减小了很多，效率得到显著提高，缺点是控制系统比较复杂且成本较高，电子差速响应不具有实时性。 图1-3 电动轮驱动方案 1.3 轮毂电机驱动方案 传统车辆被改造成为电动的汽车，驱动电机一般使用轴伸式地电机，用电机附带减速机构或者直接将动力传递给车轮。轮毂电机式的驱动方案，是把电机安装在车辆轮子的轮毂内，输出转矩直接或者间接传递给驱动轮。此种方案的优点是提高了车体空间