电动车 -特种车辆电动轮结构和关键技术.pdf

1电动轮驱动结构形式

电动轮式军用特种车辆，最为核心的部件是动轮。

电动轮是将驱动电机安装在车辆的轮毂中，驱动电机输出的动力直

接传递到车轮驱动车辆行驶，其优点是结构紧凑，电机体积小，传

递效率高，轮毂电机按照是否带减速器可分为高速内转子轮毂电机

和低速外转子轮毂电机。

高速内转子轮毂电机质量较轻，传递效率高效且可产生较高的比功

率，一般采用永磁同步电机或永磁无刷直流电机。

但由于转速较高，扭矩较低，为了适应车辆的性能需求，必须配合

减速器才能满足车辆的牵引扭矩需求。

现阶段的技术措施是使用行星齿轮减速器来为轮毂电机减速增扭。

采用这种方式，会使车辆传递效率降低，与此同时，车辆的非簧载

质量也进一步加大。

下图5为某军用电动轮越野车研发轮毂驱动系统，采用内转子轮毂

电机加行星轮减速机构的电动轮形式，减速器为一级行星轮减速器，

减速比为5。

低速外转子轮毂电机交高速内转子轮毂电机具有更小的轴向尺寸，

且结构更为简单，并且能在较宽的范同内精确控制电动轮转矩输

出，动态响应灵敏，易于车辆控制，并且由于外转子直接与车轮

机械相连，无需配备额外的减速机构，故障率较低；缺点是由于

扭矩需求较大，电机体积往往需要做的较大，不利于安装和布置。

某电动轮军用车辆设计制造的一体化轮毂电机结构如图6所示。

它采用外转子式永磁电动机，将电动机转子外壳直接与14英寸轮

辋相固结，将电动机外壳作为车轮轮辋的组成部分，而且电动机转

子与鼓式制动器的制动鼓集成在一起，实现电机转子、轮辋以及制

动器三个回转运动物体的集成，大大减轻一体化轮毂电机系统质量，

集成化程度相当高。

带减速器内转子轮毂电机电动轮

2电动轮关键技术

2.1电动轮一体化技术

电动轮一体化技术指电动轮的集成化、小型化和轻量化。

轮毂电机、减速器、制动器及电机控制器等安装了有限的轮毂空

间中，为了便于电动轮的结构布置，应该尽可能使轮毂内部高度集

中和紧凑。

军用特种车辆的动力性能要求相比民用车辆高，比如，爬坡度不

低于60％，总质量至少达到5吨以上，主要行驶工况为沙地。

因此，电动轮军用特种车辆要求驱动转矩及转速调节范围更大，而

电动轮车辆没有变速器，故需采用高扭矩密度，高可靠性，易控

制的低速高扭矩永磁电机技术。

2.1.1轮毂电机及集成技术

通常，电动汽车采用集中电机驱动的动力系统结构型式。

这种结构型式具有以下优点：

(1)可以沿用内燃机动力车的部分传动装置，布置在原发动机舱中，

继承性好；

(2)可以采用电机、减速机构和控制器的集成结构型式，结构紧凑，

便于处理电机冷却、振动隔振以及电磁干扰等问题；

(3)整车总布置型式与内燃机接近，前舱热管理、隔声处理以及碰

撞安全性与原车接近或者容易处理。

缺点是：传动链长，传动效率低通常要求使用高转速大功率电机，

对电机性能要求高。

近年来，分散电机驱动系统得到了长足的发展。分散电机驱动相

对于集中电机驱动具有以下优点：

(1)以电子差速控制技术实现转弯时内外车轮不同转速运动，而且

精度更高；

(2)取消机械差速装置有利于动力系统减轻质量，提高传动效率，

降低传动噪声；

(3)有利于整车总布置的优化和整车动力学性能的匹配优化；

(4)降低对电机的性能指标要求，且具有冗余可靠性高的特点。

但是，分散电机驱动方式也具有以下缺点：

(1)为满足各轮运动协调，对多个电机的同步协调控制要求高；

(2)电机的分散安装布置提出了结构布置、热管理、电磁兼容以及

振动控制等多方面的技术难题。

分散电机驱动通常有轮毂电机和轮边电机两种方式。

所谓轮边电机方式是指每个驱动车轮由单独的电机驱动，但是电机

不是集成在车轮内，而是通过传动装置连接到车轮。

轮边电机方式的驱动电机属于簧载质量范围，悬架系统隔振性能

好。但是，安装在车身上的电机对整车总布置的影响很大，尤其

是在后轴驱动的情况下。

而且，由于车身和车轮之间存在很大的变形运动，对传动轴的万

向传动也具有一定的限制。

与轮边电机方式相比，轮毂电机方式具有明显的优点，主要包括：

（1）可以完全省略传动的传动装置，整体动力利用率大大提高；

（2）轮毂电机使得整车总布置可以采用扁平化的底盘结构型式，车

内空间和布置自由度得到极大的改善；

（3）车身上几乎没有大功率的运动部件，整车的振动和噪声舒适性

得到极大的改善；

（4）轮毂电机方式便于实现四轮驱动型式，有利于极大改善整车的

动力性能