2022年新能源商用車驅(qū)動方案及電驅(qū)動橋的應用

1、2022年新能源商用車驅(qū)動方案及電驅(qū)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(jīng)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(qū)動方案，闡述了電驅(qū)動系統(tǒng)的布置方式，列舉了幾種典型的電驅(qū)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(qū)動橋主要有：集成電驅(qū)動橋、同軸電驅(qū)動橋和輪邊電驅(qū)動橋等。本文主要從電動汽車的驅(qū)動方案、電驅(qū)動橋的技術優(yōu)勢等方面來介紹，并_幾種典型的電驅(qū)動橋在商用車領域的應用實例。電動汽車的驅(qū)動方案1.差速半軸驅(qū)動方案該方案與傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機驅(qū)動方案的區(qū)別在于將發(fā)動機轉(zhuǎn)換成電機和相關電子器件。驅(qū)動力由一臺電機提供，驅(qū)動車輛的

2、兩側(cè)車輪（圖1）。這種布置形式的電動車，操作方式與傳統(tǒng)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(zhuǎn)，通過械傳動裝置驅(qū)動左右兩側(cè)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(tǒng)；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(qū)動方案輪邊驅(qū)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，組合為一個電動輪，電動輪直接_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_。該方案集電機、傳動機構和制動器為一體，是一種獨特

3、的驅(qū)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_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(qū)動技術需要改進的方面如下：需要優(yōu)化輪邊獨立電驅(qū)動系統(tǒng)結構，研發(fā)一體化程度更高的電動輪模塊；需要研究開_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(qū)動方案輪轂電機驅(qū)動是電動汽車研究開發(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_在車輪的輪轂內(nèi)（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(qū)

4、動系統(tǒng)接受電池的電能，由電機直接驅(qū)動車輪，驅(qū)動電動汽車行駛，極大簡化了整車結構，提高了傳動效率。由于取消了差速器，因此對驅(qū)動電機轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)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?，F(xiàn)代汽車大部分輪轂電機都采用了永磁材料。伴隨著現(xiàn)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(qū)動技術也逐漸成熟，應用在各個電動車領域。電動汽車電驅(qū)動系統(tǒng)的布置方式1.電動汽車電驅(qū)動系統(tǒng)的結構布置結構布置方式主要有_種：集中式和分布式。集中式驅(qū)動是在傳統(tǒng)的內(nèi)燃機車輛_發(fā)動機的位置以一個驅(qū)動電機代替內(nèi)燃機，其他傳動系統(tǒng)的結構不改變的驅(qū)動型式。分布式驅(qū)動是根據(jù)電動汽車自身的特點采用

5、車輪獨立驅(qū)動的驅(qū)動型式。在圖4中，a為單電機集中驅(qū)動型式，由驅(qū)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(qū)動的型式，與發(fā)動機橫置前置前驅(qū)的內(nèi)燃機車輛結構布置方式相似，將驅(qū)動電機、減速器和差速器集成為一體，通過左右半軸分別驅(qū)動兩側(cè)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(qū)動型式，兩個驅(qū)動電機通過減速器分別驅(qū)動左右兩側(cè)車輪，可通過電子差速控制實現(xiàn)轉(zhuǎn)向行駛，以取代機械差速器，該驅(qū)動方式為目前研究的熱點；d為輪轂電機分布式驅(qū)動型式，驅(qū)動電機和固定速比的行星齒輪減速器_在車輪里面（也有取消減速器的直驅(qū)方案），省去傳動軸和

6、差速器，從而使傳動系統(tǒng)得到簡化。該驅(qū)動方式對驅(qū)動電機的要求較高，同時控制算法也較為復雜。分布式驅(qū)動電動汽車在回饋制動、機動性、車身內(nèi)部空間利用率及可控性等方面均優(yōu)于內(nèi)燃機汽車和集中式驅(qū)動電動汽車。因此，采用分布式驅(qū)動方式是電動汽車發(fā)展的一個重要方向。集中式驅(qū)動電動汽車應用機械差速器即可完成轉(zhuǎn)向，而分布式驅(qū)動電動汽車的每一個驅(qū)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(qū)動力矩，兩側(cè)驅(qū)動輪之間無需機械差速器。目前，對分布式驅(qū)動電動汽車差速器系統(tǒng)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(tǒng)設計。2.電機驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

7、電動汽車已經(jīng)得到了蓬勃的發(fā)展，但要完全替代傳統(tǒng)汽車還有很長的一段路要走。目前，國內(nèi)外有很多對電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)的研究，主要集中在新型電動機的應用、電機驅(qū)動系統(tǒng)控制策略的改進。電機驅(qū)動尚有諸多需要解決的技術問題，如提高電機與驅(qū)動器的功率，提高電機可靠性和耐久性，減輕驅(qū)動電機質(zhì)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、動力控制系統(tǒng)和整車能源管理系統(tǒng)等相關技術不斷突破，電機驅(qū)動也將更廣泛的應用在新能源汽車上，同時車用電機驅(qū)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(shù)字化的方向發(fā)展。幾種典型的商用車電驅(qū)動橋應用實例目前新能源商用車電驅(qū)動橋常見類型主要

8、分為輪邊電驅(qū)動橋（圖5）、集成電驅(qū)動橋（圖6）和同軸電驅(qū)動橋（圖7）。輪邊電驅(qū)動橋常用于客車系列，集成電驅(qū)動橋常用于貨車及客車（6_m中巴系列），同軸電驅(qū)動橋常用于輕型貨車系列。1.輪邊電驅(qū)動橋輪邊電驅(qū)動橋具有承載、驅(qū)動和制動功能，將電池里的電能轉(zhuǎn)化為機械能進行驅(qū)動。它具有以下特點：集成輪邊驅(qū)動和再生制動兩大技術；取消變速器、離合器和傳動軸等部件，減少整車零部件數(shù)量，節(jié)約成本；使用兩個永磁同步電機為整車提供動力，電機受到驅(qū)動電機控制器的控制，可根據(jù)需要調(diào)整轉(zhuǎn)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(zhuǎn)實現(xiàn)制動能量的回收，即再生制動，實現(xiàn)能量回收，延長續(xù)駛里程；高轉(zhuǎn)速的驅(qū)動電機通過輪邊減速機構減速后，轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)矩增大，為車輪提供較大的驅(qū)動力；制動系統(tǒng)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(tǒng)，提供行車和駐車制動。輪邊電驅(qū)動橋布置方案優(yōu)勢分析見表1。2.集成電驅(qū)動橋集成電驅(qū)橋具有以下特點：電機、變速器、差速器及車橋高度集成，結構緊湊，重量輕；傳動效率高，電機動力經(jīng)變速齒輪等機構直接驅(qū)動車輪；具有制動回饋，通過電機的反拖實現(xiàn)能量回收，延長續(xù)駛里程；可以實現(xiàn)自動變速，可以使電機工作保持在高效率區(qū)