纯电动汽车电机驱动系统的关键机械部件是驱动电机和机械减速装置,两者的布置形式和位置关系不同,会形成不同类型的电机驱动系统。按照驱动电机与机械减速装置布置形式和位置关系的不同,纯电动汽车的电机驱动系统可分为集中式驱动系统和轮毂式驱动系统两种类型。
(一)集中式驱动系统
集中式驱动系统一般由电机、变速器和差速器等组成。它采用单电机驱动代替内燃机,但保持传统内燃机汽车零部件及结构不变,故设计制造成本低,但动力传递路线相对较长,传动效率低。按照有无变速器,集中式驱动系统又可分为传统驱动模式和电机-驱动桥模式两种类型。
1.传统驱动模式
传统驱动模式与传统汽车驱动系统的布置方式一致,带有变速器和离合器,只是将内燃机换成电机,这种布置方式可以提高纯电动汽车的启动转矩,同时增加低速行驶时汽车的后备功率。该模式驱动系统所属汽车一般为改造型纯电动汽车,如力帆100E汽车。
2.电机-驱动桥模式
按照电机与驱动桥组合形式的不同,电机-驱动桥模式又分为电机-驱动桥组合模式和电机-驱动桥整体模式两种(详见本项目二维码资源)。
(1)电机-驱动桥组合驱动模式。
电机-驱动桥组合驱动模式取消了离合器和变速器,由1台电机驱动车轮旋转。这种组合式驱动系统结构紧凑,安装、使用和维护都十分方便。北汽EV160就是属于这种驱动模式的汽车。
(2)电机-驱动桥整体驱动模式。
电机驱动桥整体驱动模式是将电机装到驱动轴上,直接由电机实现变速和差速转换。这种传动方式不仅要求电机具有大的启动转矩和后备功率,还要求控制系统具备较高的控制精度和良好的可靠性,以保证纯电动汽车安全、平稳地行驶。
电机-驱动桥集中式驱动系统的布置形式多样,各有优劣,目前在纯电动小型乘用车上应用的多为电机-驱动桥组合驱动模式中的“(c)电动机轴与驱动轴相互平行”的布置形式,使用该形式布局的车型有宝马i3、沃蓝达Volt、江淮和悦iEV、北汽EV、比亚迪EV300、比亚迪唐、比亚迪E6、吉利帝豪等。(www.xing528.com)
(二)轮毂式驱动系统
轮毂驱动系统可以布置在纯电动汽车的两个前轮、两个后轮或四个车轮的轮毂中,成为前轮驱动、后轮驱动或四轮驱动。
轮毂驱动系统有内定子外转子和内转子外定子两种结构类型,如图2-1所示。
图2-1 轮毂电机驱动系统的结构
1.内定子外转子结构
这种结构的外转子直接安装在车轮的轮缘上,没有机械减速机构提供减速,通常要求电机为低速转矩电动机,如图2-1(a)所示。
2.内转子外定子结构
这种结构的转子作为输出轴与拥有固定减速比的行星齿轮变速器的太阳轮相连,而车轮轮毂与齿圈连接,这样可以提供较大的减速比,放大其输出转矩。如图2-1(b)所示。
轮毂电机如图2-2所示,当采用轮毂电机驱动时,由于可以对每台电机的转速进行单独调节控制,因此可以省去机械差速器,实现电子差速,提高汽车在转弯时的操纵性。同时,纯电动汽车上驱动电机输出的扭矩传递到驱动车轮的传递路径也将大大缩短,这样可腾出足够的空间。当采用内定子外转子结构时,还能够提高对车轮动态响应的控制性能。
轮毂驱动系统主要应用于老年代步四轮电动车和一些纯电动车,如奇瑞瑞奇X1-EV、大众高尔夫PHEV、比亚迪K9等。
图2-2 轮毂电机实物
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