电动汽车主要驱动方式对比
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汽车串联式、并联式和混联式三种系统优势和区别对比就目前而言,新能源汽车主要分为两大块,一种是纯电动、一种是混合动力。
纯电动比较好理解,就是单独依靠电机来驱动车辆。
但混动嘛却不是那么简单,相信老铁们在看一些新车资讯时,经常会看到某某车采用了插电式混动或者油电混动。
看似是两种混动系统,实际上却有三种混动系统形式,分别是串联式、并联式和混联式。
它们之间的区别在哪儿?哪种更有优势?发动机只为电动机充电的串联式串联式混动系统是三种混动形式中结构最简单的,同时也是三种混动系统中油耗表现最差的。
例如采用这种混动形式的雪佛兰沃蓝达,在高速行驶时,油耗高达6.4L/100km。
而一台普通1.4L纯汽油车,高速行驶油耗也不过5.5L/100km。
造成这样的原因,就不得不说说串联式混动系统的结构了。
串联式混动系统与另外两种混动形式最大的不同,就在于发动机在任何情况下都不参与驱动汽车的工作,发动机只能通过带动发电机为电动机提供电能。
串联混动系统的动力来源于电动机,发动机只能驱动发动机发电,并不能直接驱动车辆行驶,因此,串联结构中电动机功率通常要大于发动机功率。
这种结构通俗点来说,就相当于一辆纯电动汽车里加了一台汽油发动机。
并且由于取消了汽油车上的变速箱,所以在结构的布置上要相对灵活许多。
同时,发动机总是工作在高效转区,因此在车辆中低速行驶时,串联式混合动力车要比普通汽油车的油耗低30%左右。
但问题也随之而来,由于串联式结构的混动汽车发动机动能要经过二次转换才能为电动机供电。
这样一来,转换过程中会使得大量能量流失,所以在高速行驶时串联式的混动车油耗甚至比普通汽油车还要高。
目前采用这种混动形式的车有:雪佛兰沃蓝达、宝马i3等增程式电动车。
更主流的并联式混动结构由于串联式混动系统存在较大的弊端,所以目前市面上大多混动车都采用了并联式混动结构。
并联式混动结构与串联式混动结构最大的不同,就在于发动机与电动机共同参与驱动车辆的工作。
电动汽车驱动方式及未来发展∗孙悦超【摘要】驱动电机是电动汽车的核心部件,其性能和安装位置直接决定电动汽车的综合性能。
针对电动汽车不同驱动电机性能和驱动方式进行了深入分析比较。
首先,对可用于驱动汽车的直流电机、交流异步电机、开关磁阻电机和永磁同步电机性能进行比较分析,发现永磁同步电机能够满足电动汽车的驱动要求,是未来电动汽车的驱动电机首选。
其次,通过对电动汽车集中式驱动、分布式驱动特点做对比研究,结果表明分布式驱动中的轮毂电机直接驱动方式的电动汽车具有结构紧凑、车身内部空间利用率高、整车重心低、行驶稳定性好、便于智能控制等诸多优点,符合目前及今后电动汽车驱动性能的发展要求,将是电动汽车驱动的主流方式。
%Driving motor is the core components of the electric car, its performance and installation position directly determine the comprehensive performance of electric vehicle. Therefore, electric vehicle with different driving motor’ s performance and driving mode were analyzed. First of all, Comparing and anglicizing the performance of some could be used for driving the car, such as DC motor, AC asynchronous motor, switch reluctance motor and permanent magnet synchronous motor, found that permanent magnet synchronous motor could meet the electric vehicle drive requirements, and it was the preferred motor driving electric cars in the future. Secondly, through a comparative study on the characteristics of the centralized driving and distributed driving of electric vehicles, found that the direct driving mode of the wheel hub motor in the distributed drive had the advantages of compact structure, high utilizationrate of the internal space, low gravity center, good stability, ease of intelligent control, etc. It meet the current and future development requirements of the driving performance of electric vehicle, it would be the mainstream mode of electric vehicle drive in the future.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2016(043)011【总页数】5页(P98-102)【关键词】电动汽车;驱动电机;直接驱动;未来发展【作者】孙悦超【作者单位】岭南师范学院,广东湛江 524048【正文语种】中文【中图分类】TM301.2电动汽车与传统汽车相比,能量转换效率高、噪声小、经济性好、污染小,可去掉离合器、变速箱等装置,结构相对简单、维护保养方便。
电动汽车的驱动形式
(1)第一种驱动形式。
为一种典型的电机中央驱动形式。
此种驱动形式是参考了传统内燃机汽车的驱动形式,发动机以驱动电机代替,离合器、变速器和差速器则不变。
(2)第二种驱动形式。
由于驱动电机能在较大的速度范围内提供相对恒定的功率.因此多速变速器可被一个固定速比减速器(即只有一挡,传动比恒定)代替,此时离合器也可省去,如图2-3所示。
此种驱动形式可以节省机械传动系统的质量和体积。
另外可以减少操作难度。
(3)第三种驱动形式。
与第二种形式类似,只是驱动电机、固定速比减速器和差速器被整合为一体,布置在驱动轴上。
此时,整个传动系统被大大简化和集成化,另外从再生制动的角度出发,这种驱动形式较容易实现汽车动能的回收再利用。
(4)第四种驱动形式。
取消了差速器,取而代之的是两个独立的驱动电机,每个驱动电机单独完成一侧车轮的驱动任务,称为双电机电动轮驱动形式。
当车辆转弯时,两侧的电机就会分别工作在不同的速度下,不过这种驱动形式需要更加复杂的控制系统。
(5)第五种驱动形式。
相较于第四种驱动形式,第五种进一步简化了驱动系统:驱动电机与车轮之间取消了传统的传动轴,变成电机直接驱动车轮前进,同时一个单排的行星齿轮机构充当固定速比变速器,用来减小转速和增强转矩,以满足不同工况的功率和转矩需求。
此种驱动形式称为内转子式轮毂电机驱动形式。
(6)第六种驱动形式。
完全舍弃驱动电机和驱动轮之间的传动装置后,轮毂电机的外转子直接连接在驱动轮上,此时驱动电机转速控制与车轮转速控制融为一体,称为外转子式轮毂电机驱动形式。
电动汽车驱动系统的工作原理电动汽车驱动系统的工作原理随着全球环境污染和石油资源的减少,电动汽车已成为未来汽车发展的趋势。
电动汽车的驱动方式与传统汽车的内燃机驱动方式有很大的不同,电动汽车的驱动力是由电动机提供的,而不是由内燃机提供的,这就需要一个完整而复杂的驱动系统来实现这一功能。
本文将对电动汽车驱动系统的工作原理进行介绍。
一、电动汽车驱动系统的组成电动汽车驱动系统由电池组、电机、变速器、电控系统和传动轴等组成。
电池组是电动汽车的能量存储装置,其效率和储能密度直接影响着整个车辆的续航里程和功率输出。
目前市场上常用的电池技术有铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等。
电机是电动汽车的核心部件,它负责将电能转换成机械能,作为车辆的驱动力。
市场上常见的电机类型包括直流电机、交流异步电机、交流同步电机。
变速器是为了满足车辆速度和扭矩的变化而设置的一个装置。
电动汽车的变速器一般是由单速齿轮或多速齿轮拼接而成的减速器,它可以更好地匹配电动机、提高驱动系统的效率。
电控系统是为了控制电机转速、电池充放电等重要参数而设计的一个集成控制系统。
主要由电机控制器、电池管理系统、故障诊断单元和车辆通信系统等组成。
传动轴是电机和车轮之间的连接装置,传输动力和扭矩的作用,一般由轮毂电机、散热器和传动轴等部件组成。
二、电动汽车驱动系统的工作原理1、电池组电动汽车的驱动力来自电池组,电池组的电能可以通过运转时的电化学反应进行充电和放电,将化学能转化为电能或电能转化为机械能。
电池组是通过电控系统来管理的,电控系统会根据电池组的状态进行充电和放电的自动调节,还会监测电池组的电压和电流等,并通过车辆中央显示屏向驾驶员反馈这些信息。
2、电机电机是电动汽车的核心部件,通过产生旋转力来驱动车辆,并将电池组储存的电能转化为机械能。
电机通常由定子和转子两部分组成,定子发出一个旋转磁场,转子通过感应在磁场中产生电流,由此产生了转矩和旋转力。
电机的转矩和转速是通过电控系统控制的,通常情况下,电机运行的转速和输出功率会随着车速的改变而改变。
电动汽车工作原理电动汽车工作原理电动汽车(Electric Vehicle,简称EV)是一种采用电动机驱动车轮运动的汽车。
与传统汽车相比,电动汽车的最大不同是采用了电动机代替了发动机传动动力。
它的车辆结构、系统构成和性能指标都有很大的差异。
那么,电动汽车的工作原理是什么呢?本文将为您详细介绍电动汽车的工作原理。
一、电动汽车的基本原理电动汽车是通过电力将能量转化为动力,从而驱动汽车的。
根据法拉第电磁感应原理,当磁通量在电磁线圈内发生变化的时候,就会在电磁线圈中感生出电势差,从而产生电流。
电动汽车的主要元器件包括电池组、电机、控制器、减速器和传动系统。
其中,电池组是电动汽车的能量来源,电机是驱动系统的核心,控制器是驱动电机的核心,减速器则是将电动机的转速降低到车轮所需的低速度,而传动系统则让车轮得以转动。
电动汽车一般采用锂离子电池,这种电池性能好、能量密度高,且使用稳定可靠。
电池组是能量的储存器,向电机输送电能。
电机则是电能的转换器,将电池组的电能转换成机械能,驱动车轮。
控制器起到控制和调节电动机转速的作用,接受来自加速踏板、制动踏板等信号,通过内部电路对电机进行控制。
减速器则是将电动机的转速降低到车轮所需的低速度,同时将转矩增大,以保证足够的动力驱动车轮。
传动系统则将动力从电机传递到车轮。
二、电动汽车的驱动方式电动汽车驱动方式一般分为两种:直驱式和间接驱动式。
直驱式是指电动机直接驱动轮毂,也就是说,电机直接连接到车轮,通过电磁转矩推动车辆运动。
这种驱动方式的优点是效率高、噪音小、能源利用率高,缺点是电动机需要高转速才能产生足够的力矩,并且电机故障对车辆影响较大。
间接驱动式则是通过减速器将电动机的转速降低到车轮所需的低速度,同时将转矩增大,以保证足够的动力驱动车轮。
这种驱动方式的优点是输出扭矩大、适用性强,缺点是效率较低、维护成本较高。
三、电动汽车的常见控制方式电动汽车控制方式包括手动控制和自动控制。
新能源汽车电机驱动系统控制技术分析摘要:随着社会的发展,汽车已经成为了人们最主要的交通方式,随着科学技术的发展,新的能源汽车应运而生,它抛弃了传统的燃料和燃料,让汽车可以帮助人们更好的生活,也可以减少对环境的污染。
电机传动是新能源汽车的关键部件,对其进行优化和改进,可以有效地提升新能源汽车的质量,同时也可以通过优秀的电动机传动系统来提升企业在激烈的市场竞争中的核心竞争力。
关键词:新能源汽车;电机驱动系统;控制技术1.新能源汽车电机驱动系统控制技术概述新能源汽车的电机驱动系统中,电磁驱动器是实现电机驱动的关键部件,利用电机的转速来调整电机的转速,可以实现电机的驱动。
在永磁同步电动机中,三相的定子在一百二十度的角度上产生的磁场会在空气间隙内不停地转动,而由稀土永磁铁组成的正弦磁场可以维持转子的位置,当转子转动轴系与转动轴线系统重合时,定子磁场可以带动转子磁场转动,从而实现新型汽车电机的驱动控制器的解耦控制。
电动机的调速范围必须扩大,无论是恒功率区还是恒转距区都是一样,低速运行的横转距区可以在爬坡的时候有很大的转距来启动,而在高速度下的恒功率区低转距可以让新能源汽车在平台上快速地运行。
同时,新能源汽车还必须要有再生刹车的功能,这样才能让电池得到更多的电能,才能将新能源汽车的能量发挥到极致。
电机必须要能适应恶劣的环境,适合大规模的工厂制造,而且对电机的维护也很容易,而且价格也很便宜。
因此,用户在选购新能源汽车的电动机时,要考虑到电动机能否实现双向控制、电动机能否回收电能、刹车和再生能源。
2.新能源汽车电机驱动控制技术分类2.1直流电机驱动控制技术在新能源汽车的研制与生产中,首先被广泛采用的是直流电动机的驱动技术。
在晶闸管还没有研制出来之前,用电驱动的车辆,还得靠着机械来调整车速。
为了调节电动机电枢电压,采用了多组电池的串联数目。
很明显,这是一种比较死板、低效、不可靠的技术,而且在使用过程中,还会产生一些顿挫,影响到行车的舒适性和安全性。
电动还是传统新能源电车和燃油车的性能对比随着全球对环境保护的关注不断升温,新能源汽车正逐渐成为一种趋势。
在新能源汽车中,电动车和传统的使用燃油的车辆一直是一个热门的比较话题。
本文将就电动车、传统新能源汽车和燃油车的性能进行对比分析。
一、驱动方式电动车采用电池储存电能,通过电机驱动车辆运行,而传统新能源汽车则采用燃料电池作为能源,通过化学反应产生动力,最后驱动车辆。
燃油车则采用燃油燃烧产生动力。
从驱动方式上来讲,电动车和传统新能源汽车都属于电力驱动类型,相较于燃油车来说更加环保。
二、续航里程电动车的续航里程是一个关键指标。
随着技术的不断进步,电动车的续航里程在过去几年有了显著的提升。
现在市面上许多成熟品牌的电动车续航里程都超过了300公里,甚至更远。
而传统新能源汽车的续航里程相对较长,在800公里以上。
相比之下,燃油车的续航里程最长,加满油箱可以行驶上千公里。
三、加油充电时间燃油车加油非常简单,只需找到加油站,十几分钟即可完成加油过程,便于出行。
而电动车和传统新能源汽车则需要进行充电或者补充燃料电池,充电时间较长。
目前,大部分电动车的充电时间在4到8小时之间,部分快充技术可以在短时间内充电到80%电量。
而传统新能源汽车的充电时间相对较长,在6到12小时不等。
所以,在充电时间方面燃油车具有明显优势。
四、使用成本使用成本也是人们考虑购买车辆时的一个重要指标。
电动车和传统新能源汽车相比燃油车在使用成本方面更加经济。
电动车充电的成本相对较低,而燃油车的油价相对较高。
传统新能源汽车的综合成本相对较低,但由于燃料电池一直是一个昂贵的成本,所以传统新能源汽车整体使用成本相对较高。
五、环境影响在环境保护方面,电动车和传统新能源汽车相较于燃油车具有明显的优势。
电动车零排放,不会产生尾气污染,而传统新能源汽车的尾气排放相对较少。
燃油车的尾气排放则是一个严重的环境问题,会对空气质量和健康造成不良影响。
因此,从环境保护的角度来看,电动车和传统新能源汽车是更加可持续和环保的选择。
电车行驶时是前驱还是后驱简介电车作为一种电力驱动的交通工具,其驱动方式可以分为前驱和后驱两种。
前驱和后驱是指电车的动力是由哪一侧的车轮来提供的。
本文将介绍电车前驱和后驱的特点及优缺点,并对其在实际应用中的影响进行讨论。
前驱电车前驱电车是指电车的动力来自前轮驱动。
在前驱电车中,电动机通常安装在车辆的前部,并经由传动装置将动力传递给前轮。
前驱电车相比于后驱电车具有以下特点:1.较好的牵引力:由于电车动力来自前轮,前驱电车有更好的牵引力,可以更好地应对陡坡等特殊路况。
2.较好的稳定性:由于驱动力来自前轮,前驱电车在转弯时有更好的稳定性,可以更好地控制车辆行驶方向。
3.较低的成本:前驱电车的制造成本相对较低,维修和保养成本也相对较低。
然而,前驱电车也存在一些缺点:1.较差的平衡性:由于动力集中在前部,前驱电车在行驶过程中容易出现前沉现象,造成前轮磨损较快。
2.较低的驱动效率:由于传动装置的存在,前驱电车的驱动效率相对较低,能量传输损耗较多。
后驱电车后驱电车是指电车的动力来自后轮驱动。
在后驱电车中,电动机通常安装在车辆的后部,并经由传动装置将动力传递给后轮。
后驱电车相比于前驱电车具有以下特点:1.较好的平衡性:由于动力集中在后部,后驱电车具有较好的平衡性,降低前轮磨损的可能性。
2.较高的驱动效率:后驱电车在动力传输上相对简单,驱动效率较高,能量传输损耗相对较少。
然而,后驱电车也存在一些缺点:1.较差的牵引力:后驱电车由于动力来自后轮,对于特殊路况下的牵引力相对较弱。
2.较差的稳定性:后驱电车在转弯时可能出现打滑情况,稳定性相对较差。
实际应用在实际应用中,电车的驱动方式往往根据不同的需求来选择。
前驱电车常常应用于需要较好牵引力和稳定性的场合,比如山区道路、雨雪天气等特殊路况下。
而后驱电车则常应用于需要较高驱动效率和平衡性的场合,比如城市道路、平缓路况等。
总的来说,前驱和后驱电车各自具有不同的优势和劣势,选择哪种驱动方式取决于具体的需求和使用环境。
纯电动客车轮边驱动与中央直驱对比分析汪中传; 王煜; 史先松; 杨继昌【期刊名称】《《客车技术与研究》》【年(卷),期】2019(041)005【总页数】2页(P25-26)【关键词】纯电动客车; 轮边驱动; 中央直驱【作者】汪中传; 王煜; 史先松; 杨继昌【作者单位】安徽安凯汽车股份有限公司合肥 230051【正文语种】中文【中图分类】U469.72; U463.218电动客车轮边驱动以其轻量化、高效化的优势正在取代中央直驱,成为行业发展的方向[1-2]。
轮边电机驱动桥取消了桥壳和半轴,驱动电机安装在车轮旁边,结构空间和重量得以大幅度降低[3-4]。
轮边驱动桥仍然是刚性整体桥,可以使用钢板弹簧悬架,也可以使用空气弹簧和螺旋弹簧与减振器组合的悬架。
1 设计、工艺及成本对比1.1 设计对比本文依托于某12 m纯电动客车在原中央电机直驱车型的基础上进行轮边电机驱动桥的改型设计。
结构布置上,中央电机直驱桥由于具有桥包、桥壳以及传动轴,所以使得客车底架相应部分需抬高;而轮边驱动桥能实现全通道低地板,不仅布置更加灵活,而且更方便乘客上下车[5-6]。
原中央电机直驱车型电机额定功率100 kW,额定转速1 350 r/min,额定转矩635 Nm,重量在300 kg左右,其匹配的动力电池电压及容量为537.6 V、600 Ah。
根据改型设计要求,在不降低整车性能的基础上,进行轮边驱动设计[7-9],左右两个轮边电机的主要参数为:单个电机的额定功率60 kW,额定转速 4 500r/min,额定转矩128 Nm,重量22 kg。
轮边驱动车辆匹配的动力电池的电压及容量为633.6 V、480 Ah。
轮边驱动电机装配如图1所示。
1—电机; 2—齿轮箱; 3—制动器; 4—轮毂。
图1 轮边电机装配1.2 工艺及成本对比轮边驱动的一体化在装配工艺上虽然省去了桥包、桥壳、半轴等装配件,但轮边电机与驱动桥的集成装配工艺较复杂且难度也较大,对装配工的技能要求也更高[10]。
电动车的几种驱动方式我们都知道,汽油车有不同的驱动形式,大部分的家用车都是前置前驱;有的定位运动或者豪华的车型会使用前置后驱;有些特殊的车型例如保时捷911,会使用后置后驱;很多超级跑车由于重量分布等原因,会选择中置后驱。
但不管怎么样的形式,都是车厂根据车辆实际情况决定的最佳驱动布局。
其实,电动车也有自己的驱动方式布局纯电动汽车的驱动布局是指驱动轮数量、位置、驱动电机系统布局等,同时还有减速器、PCU的位置、传动的方向等等。
电动汽车的驱动方式跟燃油车一样,主要有后轮驱动、前轮驱动以及四轮驱动三种形制。
后轮驱动是最传统的布置方式,适合中高级轿车和各类电动商用车,后轮驱动有利于车轴负荷分配、汽车操控稳定性以及行驶平顺性。
后轮驱动主要有传统后驱布局、电机-驱动桥组合后驱布局、电机-变速器一体化后驱布局、轮边电机后驱布局以及轮毂电机布局等,今天我们主要介绍以上几种驱动形式。
一、传统后驱布局传统后驱布局,跟传统内燃机汽车后轮驱动形式基本一致,都是带有离合器、变速器以及传动轴,驱动桥和内燃机的驱动桥一样,只是将内燃机更换成电机。
也就是说,传统发动机舱依然布置了车辆的电机、PCU以及变速箱等一系列元件,通过传动轴将动力传至后轮。
这种布局一般是老旧的初级电动车才会选用,这种方式最大的好处在于结构简单,可以直接在燃油车的基础上改造而来,成本极低。
但是车辆还是需要配备了离合器、变速箱以及传动轴等一系列传动部件,这些部件无疑增加了车辆自重,对于纯电动车来说,续航就是生命,增加了的重量百害而无一利;此外,离合器、变速箱等部件会导致动力流失,降低了车辆的性能,所以如今基本上很少汽车会使用这种驱动形式。
二、电机-驱动桥后驱布局电机-驱动桥后驱布局在传统后驱布局的基础上取消了离合器、变速箱以及传动轴等一系列部件,将电机、固定减速比的减速器集成为一个整体,通过两个半轴驱动车轮。
这种形式最大的好处在于占用空间小,同时传动距离较短,传动效率高;再加上这种布局相对灵活,可以布置在车辆的前轴或者后轴上,前后轴都配备这种驱动桥,车辆就可以简单实现电四驱的效果。
电动汽车的驱动原理随着环保意识的不断提高,越来越多的人开始关注电动汽车。
相较于传统的燃油汽车,电动汽车具有无污染、无噪音、经济实惠等诸多优点,因此备受瞩目。
那么,电动汽车是如何驱动的呢?下面,我将为大家详细介绍电动汽车的驱动原理。
一、电动汽车的基本构造电动汽车主要由电机、电池、电控系统、传动系统、底盘和车身结构等组成。
其中,电机是电动汽车最核心的部件,它通过电能转化成机械能,驱动汽车行驶。
二、电动汽车的驱动原理电动汽车的驱动原理主要分为三个步骤:能量转换、运动控制和能量储存。
1. 能量转换能量转换是电动汽车驱动的第一个步骤。
电动汽车通过电池提供电能,将电能转化为机械能。
具体实现是,电池将化学能转化为电能,并通过电控系统将电能转化为电机所需的电流,电机通过电流将电能转化为机械能,驱动车轮转动,从而实现汽车的行驶。
2. 运动控制运动控制是电动汽车驱动的第二步骤。
电动汽车需要控制电机的运动状态和转速,从而保证汽车行驶的安全和稳定。
具体实现是,电控系统通过监测车辆的行驶状态、车速、电池电量等参数,实时调节电机的功率输出,以控制车辆的行驶速度、加速度等。
3. 能量储存能量储存是电动汽车驱动的第三个步骤。
电动汽车主要依靠电池储存能量,从而实现汽车的长时间行驶。
因此,电池的质量和性能直接影响到电动汽车的续航能力和运行稳定性。
目前,市场上常见的电池有铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池等。
三、电动汽车与传统汽车的区别电动汽车与传统汽车的主要区别在于驱动方式和能源类型。
1. 驱动方式传统汽车主要依靠内燃机驱动车辆,通过燃油燃烧产生动力。
而电动汽车则是通过电能驱动车辆,不需要燃油燃烧,不存在排放废气和噪音污染的问题。
2. 能源类型传统汽车主要使用燃油作为能源,而电动汽车则使用电池作为能源。
电动汽车由于使用的是电池储存能量,因此具有环保、经济实惠的特点。
四、电动汽车的未来发展随着社会的快速发展,电动汽车具有无污染、经济实惠、安静舒适等优势,将会成为未来汽车发展的主流。
导读:电动汽车可分为两种:单电机集中驱动型式电动汽车(简称集中驱动式电动汽车)和多电机分布驱动型式电动汽车(简称分布式驱动电动汽车)。
电动汽车作为一种工业产品,以电池为主要能量源,动力源全部或部分由电动机提供,涉及机械、电力电子、通信、嵌入式控制等多个学科领域。
电动汽车与传统汽车相比,能量源、驱动系统结构都发生了极大的改变。
根据驱动系统结构布置的不同,电动汽车可分为两种:单电机集中驱动型式电动汽车(简称集中驱动式电动汽车)和多电机分布驱动型式电动汽车(简称分布式驱动电动汽车)。
1、传统集中式驱动结构类型
集中驱动式电动汽车与传统内燃机汽车的驱动结构布置方式相似,用电动机及相关部件替换内燃机,通过变速器、减速器等机械传动装置,将电动机输出力矩,传递到左右车轮驱动汽车行驶。
集中驱动式电动汽车操作实现技术成熟、安全可靠,但存在体积较重,效率相对不高等不足。
随着纯电动汽车技术研究的深入,纯电动汽车的驱动系统的布置结构也逐渐由单一动力源的集中式驱动系统向多动力源的分布式驱动系统发展。
图1.1为电动汽车不同驱动系统的结构示意图。
图1.1(a)为单电动机集中驱动型式,由电动机、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质量。
图1.1(b)也为单集中驱动型式,与发动机横向前置前驱的内燃机汽车结构布置方式相似,将电动机、减速器和差速器集成一体,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。
图1.1(c)为双电机分布驱动型式,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。
图1.1(d)为轮毂电机分布式驱动型式,电动机和固定速比的行星齿轮减速器安装在车轮里面,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,同时控制算法也比较复杂。
2、分布式驱动电动汽车结构类型
分布式驱动电动汽车按照动力系统的组织构型不同可分为两种:电机与减速器组合驱动型式,轮边电机或轮毂电机驱动型式。
(1)电机与减速器组合驱动型式
在该驱动型式中,电机与固定速比减速器连接,通过半轴实现对应侧车轮的驱动,由于电机和减速箱布置在车架上,因此在现有车身结构的基础上,稍加改动,该驱动型式即可推广应用。
图2.1中的两种电动汽车均采用该驱动型式。
其中,图2.1(a)为北京理工大学研发的具有防滑差速功能的双电机分布式驱动车辆结构示意图;图2.1(b)为美国特斯拉公司推出的Tesla Model S型电动汽车及结构示意图。
图2.1(c)德国的奥迪R8e-tron纯电动跑车,采用四台异步电动机分布式驱动,百公里加速仅4.8s。
(2)轮边或轮毂电机驱动型式
轮边电机驱动型式是将驱动电机安放于副车架上,驱动轮从其对应侧输出轴获取驱动力。
轮毂电机驱动型式是将电机和减速机构直接放在轮辋中,取消了半轴、万向节、差速器、变速器等传动部件。
轮边电机驱动型式或轮毂电机驱动型式均具有结构紧凑、车身内部空间利用率高、整车重心低、行驶稳定性好等优点。
图2.2(a)为一体化轮边驱动系统,由悉尼科技大学与澳大利亚国立科学机构CSIRO共同开发完成,并在三轮太阳能电动车Aurora中得到实际应用,该车通过电机本体和车轮轮辋的一体化设计,最高车速可达72km/h。
图2.2(b)为同济大学研制出采用轮边驱动型式的“春晖二号”纯电动车,该电动车的四个车轮通过低速永磁直流无刷轮毂电机直接驱动,并匹配了相应的盘式制动器用于制动。
图2.2(c)为比亚迪公司推出的采用轮边电机驱动的纯电动大巴。
3、分布式驱动的优点
从以上论述中不难发现,在分布式驱动电动汽车中,每个车轮的驱动转矩可单独控制,各个驱动轮之间的运动状态相对独立。
分布式驱动电动汽车与集中式驱动电动汽车相比,其优点可概括总结如下:
(1)同等总功率需求下,单台电机功率降低,尺寸和质量均减小,使得整车布置的灵活性和车身造型设计的自由度增大,易于实现同底盘不同造型产品的多样化,缩短产品开发周期,降低生产成本;
(2)机械传动系统部分减少或全部取消,可简化驱动系统。
各驱动轮力矩的控制方式由硬连接变成软连接,能满足无级变速需求及实现电子差速功能;
(3)电机驱动力矩响应迅速,正反转灵活切换,驱动力矩瞬时响应快,恶劣工况的适应能力强;
(4)在硬件及软件控制方面,更容易实现电气制动、机电复合制动及再生制动,经济性更高,续驶里程更长;
(5)在行驶稳定性方面,通过电机力矩的独立控制,更容易实现对横摆力矩、纵向力矩的控制,从而提高整车的操纵稳定性及行驶安全性。
综上所述,虽然目前集中驱动型式占电动汽车驱动系统的主流,但分布式驱动型式作为新兴的驱动系统,在动力学控制、整车结构设计、能量效率及其它性能方面均有很多优点,因此研究分布式驱动电动汽车技术有助于电动汽车的发展及推广。