电动汽车的驱动系统 2

分享 收藏 已有 827 次阅读  2010-12-09 21:46   标签电动汽车  系统  驱动 
    电动汽车的核心是驱动系统。无论采用交流或直流电机,一般均能满足电动汽车的驱动要求。因此,电动汽车用电机可以有很大的选择范围。由于直流电机有良好的调速性能,早期开发的电动汽车大多采用了直流电机。当前一些正在运行的电动汽车上,有的还是采用直流电机驱动。近代电子技术和控制技术的发展,交流感应电机、永磁无刷电机、开关阻磁电机的应用范围逐步扩大,性能越来越完善,电动汽车上所用的直流电机也逐渐由这些电机所取代。总的趋势是直流电机向交流电机方向发展。
    最早开发的电动汽车常常采用通用型电机,并且借用了内燃机汽车传动系统一些总成和零部件来组成电动汽车的驱动系统。现代电动汽车上已逐步采用机电集成化驱动系统和机电一体化驱动系统来驱动电动汽车,电动汽车驱动系统的结构变得更加紧凑,传动效率大大地提高,控制也更加方便,由通用化向专用化发展。
    根据电动汽车驱动布置方式有前轮驱动、后轮驱动和全轮驱动等多种方式。因此,电动汽车的驱动系统有着多种多样的组合型式。其基本布置方式有机械驱动系统、机电集成化驱动系统和机电一体化驱动系统等。
    ——机械驱动系统

  机械驱动系统的特点,是用电动机及其控制系统取代内燃机控制系统作为电动汽车的发动机。在它的传动系统中,选用或保留了内燃机汽车的变速器、传动轴、后桥和半轴等传动部件。在早期开发的电动汽车上多采用机械驱动系统,这样有利于集中精力来研制和开发电机及其控制系统,并能更快地进行大量试验和改进工作。造价也较便宜。但其传动效率较低,并且不能充分满足电动汽车动力性能的要求。

    ——机电集成化驱动系统

  机电集成化驱动系统,充分利用电机调速范围宽的特点,从而取消了传动效率低、操纵繁琐的齿轮变速器,只是采用一部分机械传动的齿轮、差速器、半轴等零部件来传递动力。根据结构形式不同,机电集成化驱动系统又分为平轴式机电集成化驱动系统,和同轴式机电集成化驱动系统。机电集成化驱动系统使得传动系统得到简化,腾出了很多地方布置电池和扩大乘坐空间。

  平行轴式机电集成化驱动系统:电机的端部直接与驱动齿轮箱体连接,在箱体中装置全部传动系统的减速齿轮、差速器等传动部件,然后通过装在两端的半轴带动驱动轮转动。平行轴式机电集成化驱动系统没有机械式变速器,用减速齿轮来增大电机的驱动转矩,减速比一般为10~15,保证电动汽车在起动或爬坡时所需的力矩。差速器控制驱动轮在转弯时左右驱动轮能够有不同的转速。

  平行轴式机电集成化驱动系统可以利用一些通用的传动系统的零部件,其结构紧凑,传动效率较高,制造成本较低,但在传动模式上还是机械传动的模式。缺点是体积较大,质量也较重,目前我国很多变速器厂或齿轮厂都能够生产此类集成化驱动装置。

  同轴式机电集成化驱动系统:该系统的电机是一种特制的带有空心轴的电动机。在电动机一端的端盖中装置行星齿轮式减速器与差速器,右侧的半轴穿过电动的空心轴与差速器右侧的伞齿轮相连接,当电机带动减速齿轮、差速器转动时,由左右两个半轴驱动车轮行驶。

    同轴式机电集成化驱动系统比平行轴式机械集成化驱动系统的结构更加紧凑,安装和拆卸也更方便,它布置在电动汽车底盘的下部,不占据汽车内部空间,基本上改变了传统的车身结构型式,可以扩大车厢内部空间,并有利于在底盘上布置蓄电池。但驱动系统的零部件必须有更加精确的加工要求和装配要求,空心轴还会使得电动机的体积增大。

    机电一体化驱动系统:机电一体化驱动系统是由左右两个双联式电动机组成,分别驱动左右两个驱动车轮,在双联式电机之间装有电子控制的差速器,控制双联电机在电动汽车直线行驶时同步转动和在电动汽车转弯时差速转动。机电一体化驱动系统中,仅采用两根半轴来驱动车轮,使得电动汽车的驱动系统的模式产生了根本变化,形成电动汽车独特的驱动系统。机电一体化驱动系统结构紧凑、传动效率高,也使得电动汽车的整车结构产生很大的改变,扩大了乘坐空间,有利于在底盘上布置蓄电池。电动汽车采用电子集中控制,就可以逐步实现网络化和自动化的控制,机电一体化的驱动型式,将会发展成为电动轿车的主要驱动模式。

    轮壳电机驱动系统:轮壳电机驱动系统的电机是装在电动汽车的车轮轮壳中,用来直接驱动电动汽车的驱动轮。这种驱型式,不但提高了传动效率,不占用电动汽车车身和底盘空间来安装蓄电池,而且减少了车辆的悬挂质量。轮壳电机驱动系统可以是两轮驱动,也可以是四轮驱动。由电子控制系统来保证车轮间直线行驶时的同步转动和转弯时的差速转动。采用不同数量和不同功率的轮壳电机,可以组成系列化的电动汽车,并可以实现大功率高速度澎湃动力的豪华型高级大轿车的驱动动力。以科技部长万钢教授为首的电动汽车研发小组在上海同济大学研发的电动汽车就曾采用了四轮悬挂磁悬浮轮壳驱动技术,为我国的四轮驱动技术首开先河。轮壳电机驱动系统还可以广泛地使用于铁路电力机车驱动和重型电动轮自卸汽车上。目前,我国中科院北京三环通用电气公司已配套研制成功电动汽车专用的7.5KW永磁无刷轮壳电机。轮壳电机驱动系统比机电一体化驱动系统更先进一步。永磁无刷轮壳电机的商品化,必将为我国电动汽车产业化进程带来新的生机和规模化速度的加快。

  随着现代科技产品日新月异,随着电力电子技术微电子技术的迅速发展,随着与计算机息息相关的现代控制理论的进步,所以使得电动汽车的驱动进入一个全新的黄金发展期,从而为我国电动汽车的发展翻开崭新的一页。


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