【正文】 種結構，由電動機輸出轉矩，沒有離合器，直接連接固定速比減速器，這里的固定速比減速器就是前面介紹的一種固定齒比變速器。差速器也是必不可少的一個部件。在這種驅動系統(tǒng)中，利用電動機在大范圍轉速變化中具有恒功率的特性，采用固定速比減速器，加之不使用離合器和變速器，大大減小了傳統(tǒng)機械傳動系統(tǒng)的 體質，使整車質量大大降低。圖63 D差速器；FG固定速比減速器；M電動機圖63也為電動機中央驅動形式的一種。它與一般的家用轎車相似，采用前輪驅動，但其傳動部件制成一體式，將電動機、固定速比減速器和差速器是一個整體，各自獨立實現(xiàn)功能，通過兩根半軸將動力傳送到車輪，驅動車輛行駛。這種布置形式比上述傳動方案更為簡潔，只要應用在質量較輕，體積較小的小型電動汽車。圖64 FG固定速比減速器；M電動機圖64為一種輪驅動形式，前面兩個車輪各自裝有電動機，這兩個電動機取代了機械差速器，兩個電動機獨立驅動各自車輪，在車輛轉彎時，通過控制系統(tǒng)控制兩個電動機，讓電動機以不同轉速旋轉，起到轉彎時差速器的作用，省掉了機械差速器。圖65 FG固定速比減速器；M電動機圖65為輪轂電機驅動方式。電動機和固定速比的行星齒輪減速器安裝在車輪里面。沒有傳動軸和差速器，從而簡化了傳動系統(tǒng)，但是這話總方式需要兩個或者四個電動機分別驅動各自車輪，但是這話結構要求其控制系統(tǒng)比上述幾種傳動方案的控制系統(tǒng)更為復雜，一般情況下應用在重型電動汽車。圖66 M電動機圖66 為另外一種輪轂電動機驅動方式，這種傳動方案最為簡單明了，電動機與驅動輪之間沒有任何機械傳動裝置，車輪直接由低速的外轉子電動機直接驅動，通過控制系統(tǒng)對電動機轉速的控制，直接實現(xiàn)了對車輪轉速的控制。但是這種方案要求驅動電動機具有高轉矩的特性，夠輕松實現(xiàn)車輛起步和加速行駛。因為中央電機驅動方式與傳統(tǒng)內燃機汽車類似，輪轂電機是一種較為先進合理的電動汽車驅動方式，下一節(jié)主要介紹輪轂電機技術。輪轂電機技術又叫做車輪內裝電機技術。因為這種技術把動力、傳動和制動裝置全部整合到輪轂內，簡化了傳統(tǒng)電動車輛的其他機械部分，這是輪轂電機技術的一大特點。1900年，保時捷公司成功研制了一種輪轂電機的雛形裝置，在兩個前輪裝備輪轂電機，這是一個雙座的純電動汽車。這輛輪轂電機驅動的電動汽車并在比賽中取得了第一的成績。值得一提的是，時隔兩年，1902年保時捷公司就研制出了混合動力汽車，該車采用發(fā)動機和輪轂電機兩種形式驅動，并且在山地汽車拉力賽取得了好成績。在1910年，保時捷公司又研發(fā)了軍用陸地列車，與現(xiàn)在的火車相似，該車具有一個車頭和十輛列掛車，車頭裝備發(fā)動機和發(fā)電機，后面的掛車全部采用輪轂電機驅動。在電動汽車領域，可以說保時捷公司是輪轂電機技術和混合動力驅動方式的鼻祖。輪轂電機動力驅動系統(tǒng)通常由電動機、減速機構、制動器與散熱系統(tǒng)等組成[]。輪轂電機動力系統(tǒng)又分為內轉子型和外轉子型。圖 67 輪轂電機結構圖外轉子型通常使用低速外轉子電動機，顧名思義，電機的轉速不是很高，通常電機最高轉速僅能達到1000－1500r/min左右，這樣的輪轂電機沒有何減速裝置，車輪的輪轂和電動機外轉子鑲嵌一起，制成一個整體，所以電機轉速和車輪轉速是相同的。相反，內轉子型則采用與外轉子型相反的高速電機，這種輪轂電機裝備固定傳動比減速器，是與外轉子型輪轂電機相區(qū)別的。電機的轉速通常高達10000r/min，這樣的高速是為了使電輪轂電機獲得較高的功率密度。當前，內轉子型輪轂電機大都使用更為緊湊的行星齒輪減速器，這樣使得內轉子式輪轂電機的功率密度比外轉子型高的多，使用更為廣泛。輪轂電機的優(yōu)點：l 傳統(tǒng)的傳動裝置都可以省略，使動能利用效率大大提高。對于傳統(tǒng)內燃機汽車來說，整個傳動系統(tǒng)包括離合器、變速器、差速器等部件，這些部件都是不可或缺的一部分。汽車傳動系統(tǒng)裝有這些部件、會讓車輛的結構更為復雜，使車輛的重量更大，同時也使傳動效率降低，使用過程中，這些部件需要維護，增加了額外的費用。但是輪轂電機技術的發(fā)展和應用，解決了上述問題；l 驅動形式多樣，組合靈活。由于每個車輪都可以由輪轂電機獨立驅動，因此在技術應用過程中，可以使車輛前驅，也可以是四驅形式?？梢灾苯油ㄟ^控制電機的轉速來實現(xiàn)類似履帶式車輛的差動轉向，這樣可以使車輛的轉彎半徑大大縮小，在特殊情況下可以實現(xiàn)原地轉向，對于特種車輛的研發(fā)來說，具有很重要的意義，當然，這樣做的結果是使輪胎磨損過大；l 該裝置使整車的振動降低，大大提高了乘客的舒適性。輪轂電機技術的缺點：l 使車輛簧下質量和輪轂的轉動慣量增大，使車輛操控受到影響。對于普通家用汽車來說，通常為了減少整車質量，懸掛的部件大都使用較為輕質的鋁合金制成，這樣既可以減輕簧下質量，又可以提升懸掛的響應速度。而輪轂電機技術大大增大了簧下質量，使輪轂的轉動慣量變大，這樣的結果就是使車輛操控不便，對于駕駛者來說，是一個小的遺憾。但大多數(shù)車主只追求車輛的動力性，這一點缺陷尚不是最大缺點；l 電池電量有限，車輛制動還需耗損電能。電制動容量對于輪轂電機的制動系統(tǒng)來說較小，不能給整車制動提供完全的制動力。因此還是需要機械制動系統(tǒng)的輔助。對于純電動汽車來說，沒有發(fā)動機，提供剎車助力時真空泵需要用電能驅動運行，這樣就使本電量不多電池消耗一部分電能，雖然車輛剎車過程中會有再生制動能回收，但是僅僅是一小部分，如果要使制動性能達標，就必須確保萬無一失，消耗一部分電能，在一定程度上影響了電動汽車的續(xù)航里程；l 此外，輪轂電機暴露于外，工作的環(huán)境惡劣，受使用環(huán)境的影響。隨著輪轂電機技術的發(fā)展，出現(xiàn)了新的挑戰(zhàn)，主要包括：l 驅動、制動、承載等多系統(tǒng)之中安裝在輪轂的有限空間內，優(yōu)化設計難度大；l 要求電機功率密度很高，因為車內的空間有限，設計難度大；l 輪轂電機長時間大負荷工作會產生過熱燒毀等問題，附加強制冷卻問題需要重視；l 電機安裝在車輪部位，這個部位水和污物等容易集存，從而電機容易被腐蝕，壽命可靠性受影響；l 輪轂電機運行中產生轉矩的波動，影響轉向和懸架等系統(tǒng)噪聲；總的來說，與電動機集中動力驅動相比，輪轂電機技術具備很大的優(yōu)勢，解決了上述部分缺點和關鍵問題，在未來的電動汽車領域中，輪轂電機技術將強勢發(fā)展應用。通常，混合動力電動汽車與純電動汽車相比有很大區(qū)別，它的組成部件以及布置形式與純電動汽車有很大差別，當然，其控制系統(tǒng)也需要有不同的控制策略。一般，混合動力電動車的驅動結構分為三種，分別是：串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式。串聯(lián)式混合動力電動汽車的結構如圖68所示。從圖中我們可以清楚的看出這種驅動形式所包含的部件。雖然這種車叫混合動力，包括傳統(tǒng)內燃機汽車中的發(fā)動機，但是，發(fā)動機的作用和傳統(tǒng)汽車是不同的，這里的發(fā)動機不為整個傳動系統(tǒng)直接提供動力輸出，發(fā)動機的作用是驅動發(fā)電機的運轉，發(fā)電機產生電能，為蓄電池充電或者輸出電能驅動電動機，整個車輛的行駛由電動機輸出能量維持。蓄電池有兩個作用。第一，蓄電池可以平衡發(fā)電機的輸出功率；第二，蓄電池可以平衡電動機的輸入功率。簡單的說，就是當發(fā)電機發(fā)出的電能不能滿足電動機正常運行時，蓄電池為電動機額外功能；當前者輸出能量剩余時，又儲存在蓄電池中。系統(tǒng)其他結構和之前所述純電動汽車傳動系統(tǒng)相似，不一一介紹。圖68 串聯(lián)式混合動力車傳動系統(tǒng)結構圖所謂并聯(lián)式混合動力，就是指動力輸出可以由發(fā)動機和電動機一起同時提供，也可以由其中一種單獨提供。與串聯(lián)式不同的是，這種結構當發(fā)動機工作時，動力直接通過機械傳動裝置傳遞到車輪，所以效率比較高。值得一提的是，這種傳動系統(tǒng)中，當發(fā)動機輸出功率高于車輛所需時，剩余的能量將驅動發(fā)電機工作，將剩余的電能儲存在蓄電池中備用。圖69 并聯(lián)式混合動力車傳動系統(tǒng)結構圖混聯(lián)式混合動力結構如圖610所示。顧名思義，混聯(lián)式混合動力汽車綜合了上述兩種驅動結構形式的特點。在這種驅動結構中，發(fā)動機的輸出能量去向分為兩部分，一部分直接通過傳動系統(tǒng)輸送到驅動輪，這樣可以使利用率很高，另外的一部分能量用來驅動發(fā)電機發(fā)電。根據(jù)車輛的行駛狀態(tài)不同，根據(jù)控制器的指令，發(fā)電機的輸出能量分配給電動機或者蓄電池。使用這種結構的車輛，在低速行駛時，大多采用串聯(lián)方式進行工作；而高速行駛時，則采用并聯(lián)結構進行動力輸出為主。雖然這種結構的能源利用率很高，污染也最小，但是這樣的結構復雜，對控制器的要求也相對較高，制造過程要求高。圖 610 混聯(lián)式混合動力車傳動系統(tǒng)結構圖第7章 總結與展望本論文講述了電動汽車傳動系統(tǒng)的各部分組成，再對各個部分的結構和原理進行了分析，最后又總體分析了電動汽車傳動系統(tǒng)的幾種布置形式。從蓄電池到電動機再到控制器，整個敘述條理比較清晰，總的來說，比較完整的闡述了電動汽車傳動系統(tǒng)的結構與原理。 通過上述分析，總結國內電動汽車的發(fā)展趨勢有如下l 純蓄電池驅動的超微型汽車。這種微型電動汽車主要使用在城市內，對續(xù)航里程的要求不是很高，車速滿足城市內行駛即可，而且最大的優(yōu)點是充電過程比較簡單，充電時間短，這樣的電動汽車將是城市內和社區(qū)小范圍內的最優(yōu)選擇；l 驅動電機呈多樣性發(fā)展。隨著新型電動機的研發(fā)，電動汽車使用的電動機將越來越多樣化，從以往的交流感應電機到永磁無刷直流電機，再到目前比較先進的開關磁阻電機，新型電機必將越來越多的應用在我國的電動汽車行業(yè)； l 混合動力電動汽車。續(xù)航里程問題一直是純電動汽車發(fā)展的一大障礙，所以就目前來看，在發(fā)展純電動汽車的同時，混合動力汽車也將是一個很重要的產品。 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