2021年新能源商用车驱动方案及电驱动桥的应用.doc

2021年新能源商用车驱动方案及电驱动桥的应用随着能源与环境问题日益严重，汽车尾气已经成为大气污染的重要来源之一，发展新能源汽车逐渐成为未来汽车行业的发展趋势。本文介绍了电动汽车的驱动方案，阐述了电驱动系统的布置方式，列举了几种典型的电驱动桥在商用车领域的应用实例。目前新能源汽车常用的电驱动桥主要有：集成电驱动桥、同轴电驱动桥和轮边电驱动桥等。本文主要从电动汽车的驱动方案、电驱动桥的技术优势等方面来介绍，并_几种典型的电驱动桥在商用车领域的应用实例。电动汽车的驱动方案1.差速半轴驱动方案该方案与传统汽车的发动机驱动方案的区别在于将发动机转换成电机和相关电子器件。驱动力由一台电机提供，驱动车辆的两侧车轮（图1）。这种布置形式的电动车，操作方式与传统汽车相同，电机控制器接收加速踏板信号、制动踏板信号、PDRN（即停车、倒车、空档和前进）信号控制电机旋转，通过械传动装置驱动左右两侧车轮。该形式保留了机械部件，包括变速器、传动轴和半轴等部件。该方案优点是技术较成熟，有利于集中精力匹配电动汽车动力系统；缺点是效率较低，满足不了电动汽车的动力性能的要求。2.轮边驱动方案轮边驱动方案的主要特点是取消了差速器和半轴，将行星减速器与电机制造为一体，组合为一个电动轮，电动轮直接_在车轮上（图2）。电动轮技术作为电动车的一个发展方向，也受到汽车开发商的_。该方案集电机、传动机构和制动器为一体，是一种独特的驱动单元。使用电动轮技术的电动车不占用车身和底盘的空间，扩大了驾乘空间，车辆的底部空间用来_电池，使整个车辆的总体布置得到了很大的简化，绿色环保，传动效率高。该驱动技术需要改进的方面如下：需要优化轮边独立电驱动系统结构，研发一体化程度更高的电动轮模块；需要研究开_边减速式电动轮结构模块；需要研究路面工况载荷下电动轮模块的动力学特性；需要研究路面工况载荷下电动轮模块的耐用性试验方法和评价标准。3.轮毂电机驱动方案轮毂电机驱动是电动汽车研究开发的一个热点，也是解决能源和环境问题的一种有效手段。轮毂电机_在车轮的轮毂内（图3），省略了中间的机械传动部件离合器、减速器及传动桥等，电动汽车的轮毂电机驱动系统接受电池的电能，由电机直接驱动车轮，驱动电动汽车行驶，极大简化了整车结构，提高了传动效率。由于取消了差速器，因此对驱动电机转矩与转速的控制是研究重点，其差速控制技术直接影响轮毂电机式电动汽车的发展。现代汽车大部分轮毂电机都采用了永磁材料。伴随着现代控制理论、电子技术和永磁电机优化设计技术的迅速发展，轮毂电机驱动技术也逐渐成熟，应用在各个电动车领域。电动汽车电驱动系统的布置方式1.电动汽车电驱动系统的结构布置结构布置方式主要有_种：集中式和分布式。集中式驱动是在传统的内燃机车辆_发动机的位置以一个驱动电机代替内燃机，其他传动系统的结构不改变的驱动型式。分布式驱动是根据电动汽车自身的特点采用车轮独立驱动的驱动型式。在图4中，a为单电机集中驱动型式，由驱动电机、减速器和差速器等构成，由于没有离合器和变速器，可以减少传动装置的体积及重量；b也为单电机集中驱动的型式，与发动机横置前置前驱的内燃机车辆结构布置方式相似，将驱动电机、减速器和差速器集成为一体，通过左右半轴分别驱动两侧车轮，该布置型式结构紧凑，多用于小型电动汽车上；c为轮边电机分布式驱动型式，两个驱动电机通过减速器分别驱动左右两侧车轮，可通过电子差速控制实现转向行驶，以取代机械差速器，该驱动方式为目前研究的热点；d为轮毂电机分布式驱动型式，驱动电机和固定速比的行星齿轮减速器_在车轮里面（也有取消减速器的直驱方案），省去传动轴和差速器，从而使传动系统得到简化。该驱动方式对驱动电机的要求较高，同时控制算法也较为复杂。分布式驱动电动汽车在回馈制动、机动性、车身内部空间利用率及可控性等方面均优于内燃机汽车和集中式驱动电动汽车。因此，采用分布式驱动方式是电动汽车发展的一个重要方向。集中式驱动电动汽车应用机械差速器即可完成转向，而分布式驱动电动汽车的每一个驱动轮连接一个电机输出轴，每个电机输出轴可以单独提供驱动力矩，两侧驱动轮之间无需机械差速器。目前，对分布式驱动电动汽车差速器系统的研究可分为两个方向：一个方向为自适应差速的特殊电机设计；另一个方向为基于各种控制理论采用差速控制策略的电子差速系统设计。2.电机驱动系统的发展趋势电动汽车已经得到了蓬勃的发展，但要完全替代传统汽车还有很长的一段路要走。目前，国内外有很多对电动汽车电机驱动系统的研究，主要集中在新型电动机的应用、电机驱动系统控制策略的改进。电机驱动尚有诸多需要解决的技术问题，如提高电机与驱动器的功率，提高电机可靠性和耐久性，减轻驱动电机质量等。随着电气技术、电子技术以及控制技术的发展和突破，电机性能不断提高，电池技术、动力控制系统和整车能源管理系统等相关技术不断突破，电机驱动也将更广泛的应用在新能源汽车上，同时车用电机驱动技术及其控制技术进一步向永磁化、智能化、集成化和全数字化的方向发展。几种典型的商用车电驱动桥应用实例目前新能源商用车电驱动桥常见类型主要分为轮边电驱动桥（图5）、集成电驱动桥（图6）和同轴电驱动桥（图7）。轮边电驱动桥常用于客车系列，集成电驱动桥常用于货车及客车（6_m中巴系列），同轴电驱动桥常用于轻型货车系列。1.轮边电驱动桥轮边电驱动桥具有承载、驱动和制动功能，将电池里的电能转化为机械能进行驱动。它具有以下特点：集成轮边驱动和再生制动两大技术；取消变速器、离合器和传动轴等部件，减少整车零部件数量，节约成本；使用两个永磁同步电机为整车提供动力，电机受到驱动电机控制器的控制，可根据需要调整转速，操作更加舒适、车辆行驶更加平稳；同时在制动过程中，也可通过电机轴的反转实现制动能量的回收，即再生制动，实现能量回收，延长续驶里程；高转速的驱动电机通过轮边减速机构减速后，转速降低，转矩增大，为车轮提供较大的驱动力；制动系统使用制动气室、连杆机构和制动器组成后制动和驻车制动系统，提供行车和驻车制动。轮边电驱动桥布置方案优势分析见表1。2.集成电驱动桥集成电驱桥具有以下特点：电机、变速器、差速器及车桥高度集成，结构紧凑，重量轻；传动效率高，电机动力经变速齿轮等机构直接驱动车轮；具有制动回馈，通过电机的反拖实现能量回收，延长续驶里程；可以实现自动变速，可以使电机工作保持在高效率区间，有效降低电耗；减速机构减速为车轮提供驱动力。3.同轴电驱动桥同轴电驱动桥布置方案优势分析见表2。总结随着国家政策导向的明了化及地_府的积极扶持，电动汽车产业的快速发展已成为必然趋势，并将最终推动汽车产业的电动化，车桥产品作为整车的重要零部件，也将紧随整车电动化的发展趋势。第5页共5页