基于電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案的動(dòng)力組成部分的探究學(xué)位論文

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1、基于混合動(dòng)力車輛輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案動(dòng)力組成部分的探究摘要本文從電動(dòng)車輛的純電動(dòng)汽車、燃料電池電動(dòng)汽車、和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車三種類型，選出混合動(dòng)力電動(dòng)汽車作為描述對象，主要對動(dòng)力傳遞方式的多種類型中，探討了最為流行的輪轂電機(jī)的直接和間接驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，分別從電動(dòng)機(jī)、電池組、發(fā)電機(jī)以及控制系統(tǒng)的四大輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的組成部分，簡單列舉了現(xiàn)今的幾種形式，最后指出了電動(dòng)汽車的發(fā)展前景以及當(dāng)前需要解決的問題。關(guān)鍵詞：混合動(dòng)力輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)形式APU一、輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的概述自汽車誕生以來，其性能不斷地優(yōu)化而成本逐漸地降低，被各個(gè)行業(yè)廣泛

2、應(yīng)用。據(jù)美國關(guān)于汽車的雜志W(wǎng)ardsAuto公布:截至21世紀(jì)初期,全球使用的各種汽車,包括卡車、轎車以及公用汽車等的總量超過10億輛,我國汽車數(shù)量的增長速度世界排名第一【1-2】。我國已經(jīng)成為一個(gè)汽車大國，此種情形是我國經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展、工業(yè)科技發(fā)達(dá)以及人民生活水平提高的集中的體現(xiàn)。但是汽車工業(yè)的快速發(fā)展帶來的負(fù)面影響，如道路堵塞、空氣質(zhì)量下降和能源儲(chǔ)備量急劇減少又使汽車行業(yè)的快速發(fā)展受到質(zhì)疑。汽車行業(yè)的快速發(fā)展將會(huì)給環(huán)境和能源帶來了巨大壓力，因此，未來的發(fā)展必須選擇節(jié)能環(huán)保的電動(dòng)汽車【3】。早在1832至

3、1839年，燃油的汽車出現(xiàn)以前，采用電力驅(qū)動(dòng)的汽車就已經(jīng)出現(xiàn)【4】。但是，早期的電動(dòng)汽車行駛速度慢、行駛里程較短、制造工藝復(fù)雜等許多方面的缺點(diǎn)，車輛運(yùn)用內(nèi)燃機(jī)技術(shù)得到廣泛發(fā)展，使其占據(jù)了整個(gè)汽車的市場，電動(dòng)汽車的研究發(fā)展停滯不前。近幾年來，隨著電力電子方面的科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在的電動(dòng)汽車的技術(shù)比早期電動(dòng)汽車有了質(zhì)的飛越，目前的電動(dòng)汽車主要以蓄電池的電能為源動(dòng)力，整個(gè)車輛全部或一部分用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，集中了機(jī)、電、化等多個(gè)科學(xué)研究領(lǐng)域的高的科技新的技術(shù)的產(chǎn)品，未來的新型汽車都會(huì)向著這個(gè)方向發(fā)展。同時(shí)，電動(dòng)汽車被多個(gè)國

4、家和地區(qū)的政府和多個(gè)大汽車制造廠商視為優(yōu)先發(fā)展的項(xiàng)目。按目前電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)原理分為純電動(dòng)汽車、燃料電池電動(dòng)汽車、和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車三種類型【5】。以氫為動(dòng)力原料的燃料電池汽車產(chǎn)物是水，不僅無污染而且緩解水資源短缺是未來汽車的發(fā)展的最理想的目標(biāo)，但現(xiàn)在看來，技術(shù)不全面且成本較高，不適用?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車是現(xiàn)在最常用的一種過渡車型，可以使用內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力源，同時(shí)又能夠用電池、電機(jī)來驅(qū)動(dòng)，一些公司已經(jīng)推出轎車車型并迅速占入市場，得到業(yè)內(nèi)汽車廠商的一致好評(píng)。專家人士預(yù)測，將占據(jù)在未來50年左右的市場。各個(gè)國家都在尋找各

5、種的方法來改善人民生活環(huán)境，降低能源消耗，電動(dòng)汽車具有節(jié)能環(huán)保的作用，便應(yīng)運(yùn)而生。電動(dòng)汽車一般使用可再生能源，其能源多元化與高效化，還可以實(shí)現(xiàn)極低的排放，甚至理想的零排放。目前，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車使用眾多的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)地形式中，用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的輪邊減速驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單、裝配容易是現(xiàn)在的發(fā)展方向。輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的輪邊減速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)廣泛運(yùn)用于各種交通系統(tǒng)中【6】，例如：電動(dòng)摩托車車、礦用車輛、轎車等；圖1-1輪轂電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域1電動(dòng)汽車的主要驅(qū)動(dòng)方案目前電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)方案較少，主要有以下三種：1.1差速驅(qū)動(dòng)方案這種方案與采用內(nèi)燃

6、機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車的傳統(tǒng)方式類似，只是把傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)換成新型的電動(dòng)機(jī)和相關(guān)組件，如圖1-2所示。此種方案驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車，其操縱方式與傳統(tǒng)的汽車類同。調(diào)速器接收踏板和路面經(jīng)過傳感器反應(yīng)出的速度信號(hào)來控制電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速，然后再經(jīng)過主減速裝置，差速裝置以及半軸等組成的一套機(jī)械傳動(dòng)裝置使車輪獲得速度。當(dāng)車輛轉(zhuǎn)向時(shí)，汽車兩側(cè)的輪子走過的路徑是不一樣的，但是此方案的布置含有差速器和半軸等機(jī)械裝置，是可行的。差速驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是研究時(shí)間長，技術(shù)十分成熟，安全性和可靠性都比較高，缺點(diǎn)是體積大而笨重，一系列機(jī)械裝置使得傳遞效率很低，對能

7、源造成浪費(fèi)。圖1-2差速驅(qū)動(dòng)方案1.2電動(dòng)輪式驅(qū)動(dòng)方案此種方案與傳統(tǒng)的傳動(dòng)方式相比最顯著地特點(diǎn)是沒有了驅(qū)動(dòng)軸上的半軸和差速器，把行星減速機(jī)構(gòu)和電動(dòng)機(jī)制造成為一個(gè)部件，叫做電動(dòng)輪，電動(dòng)輪被直接安裝到車輪上如圖1-3所示。此種方案使用電子差速裝置，調(diào)速器通過接收轉(zhuǎn)向盤輸入的轉(zhuǎn)角信號(hào)，來控制汽車車輪的速度和行駛的路程。轉(zhuǎn)向盤輸入的信號(hào)為0時(shí)，汽車兩側(cè)電驅(qū)動(dòng)輪依同樣的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，車輛直線行駛。轉(zhuǎn)角信號(hào)為ａ時(shí)，電動(dòng)調(diào)速器依據(jù)ａ控制兩側(cè)電驅(qū)動(dòng)輪，使其有不等的速度。此方案的優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)裝置的體積和質(zhì)量減小了很多，效率得到顯著提

8、高，缺點(diǎn)是控制系統(tǒng)比較復(fù)雜且成本較高，電子差速響應(yīng)不具有實(shí)時(shí)性。圖1-3電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)方案1.3輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案傳統(tǒng)車輛被改造成為電動(dòng)的汽車，驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般使用軸伸式地電機(jī)，用電機(jī)附帶減速機(jī)構(gòu)或者直接將動(dòng)力傳遞給車輪。輪轂電機(jī)式的驅(qū)動(dòng)方案，是把電機(jī)安裝在車輛輪子的輪轂內(nèi)，輸出轉(zhuǎn)矩直接或者間接傳遞給驅(qū)動(dòng)輪。此種方案的優(yōu)點(diǎn)是提高了車體空間的利用率，降低了整車重量以及機(jī)械傳動(dòng)過程中各種損耗，同時(shí)兼有非常靈活的行