汽车驱动方式哪种好_前驱车好还是后驱车好(汽车驱动方式哪种好用)

一、纯电动汽车的概念纯电动汽车迄今还没有一个公认的统一定义,一般的理解是由车载能源(动力电池和或超级电容)作为动力源,或者由车载能源和电网共同作为能量来源,驱动电机运转,推动汽车行驶的一种新能源汽车。纯电动汽车

一、纯电动汽车的概念

纯电动汽车迄今还没有一个公认的统一定义,一般的理解是由车载能源(动力电池和或超级电容)作为动力源,或者由车载能源和电网共同作为能量来源,驱动电机运转,推动汽车行驶的一种新能源汽车。

纯电动汽车具有以下的特点:

(1)无污染,噪声低

纯电动汽车无内燃机汽车工作时产生的废气,不产生排气污染,对环境保护和空气的洁净是十分有益的,有“零污染”的美称。纯电动汽车电机的噪声也较内燃机小。

(2)能源利用效率高,使用成本低

研究表明,电动汽车的能源效率已超过内燃机汽车,特别是在城市运行时,汽车频繁起停,行驶速度不高,电动汽车更加适宜。电动汽车停车时不消耗电量,在制动过程中,电机可自动转化为发电机,实现制动减速时能量的再利用,使用成本低。

(3)简单可靠、使用维修方便

纯电动汽车较内燃机汽车结构简单,运转、传动部件少,运行可靠,维修保养工作量少。

(4)平抑电网的峰谷差

纯电动汽车可在夜间利用电网的富余电能进行充电,用电高峰时还可向电网回馈电能,对电网起到“削峰填谷”的作用,有利于电网的高效利用和电压稳定。

二、纯电动汽车的驱动形式及应用

按照动力驱动形式的不同,纯电动汽车可以分为集中驱动式纯电动汽车和分布驱动式纯电动汽车两大类。其中分布驱动式纯电动汽车包括轮边电机驱动式和轮毂电机驱动式。

1.集中式驱动系统及应用

集中式驱动系统是在传统汽车的基础上改装而来的,具有结构简单、电机控制维修简单等优点。具体可以分为传统集中驱动系统、无变速器集中驱动系统和集成式集中驱动系统三种驱动系统。

2.传统集中驱动系统

早期的纯电动汽车多是在传统汽车的基础上改装的,利用驱动电机代替内燃机,离合器、变速器和差速器的布置形式与传统内燃机车辆的布置形式一致。

2011 年上市的东南菱悦 V3?EV 手动档汽车,就是一款典型的使用传统集中驱动系统的汽车。该车采用前置前驱形式,驱动电机的最大功率为 50kW,最大转矩为 180N·m,配备高性能的磷酸铁锂电池,最高时速可达 120km/h,最大续驶里程达 160km。

3. 无变速器集中驱动系统

由于驱动电机能够在较宽的速度范围内提供相对恒定的功率,无变速器集中驱动系统是用一个固定速比的减速器替代传统集中驱动系统中的多级变速器,同时省去离合器,即发展成无变速器的传动形式。这种传动系统一方面可以节省机械传动结构的重量和体积,另一方面可以减少由于换档所带来的控制难度。

4. 集成式集中驱动系统

集成式集中驱动系统与无变速器集中驱动系统类似,但是驱动电机、固定速比减速器和差速器被进一步整合为一体,布置在驱动轴上,整个驱动传动系统被大大简化和集成化。但是这样的布置形式要求有低速大转矩、速度变化范围大的电机。

丰田汽车公司的 RAV4EV 电动汽车采用专用的一体化即集成式集中驱动系统,第一代产品(在 1997 年推出)采用镍氢电池作为动力,第二代产品是由丰田与美国特斯拉(Tesla)汽车公司合作研发的一款纯电动汽车。电机采用永磁同步电机,最大输出功率为 50kW,最大转速为 4600r/min,减速齿轮减速比为 1:9.45。动力方面,第二代丰田 RAV4EV 的纯电动系统是由美国特斯拉汽车公司提供的,其锂离子电池组的最大容量为 30kW·h。用家庭插座(220V)一次充满电用时约 8h,在满电情况下,丰田 RAV4EV 可续驶 161km。

5.轮边电机驱动系统及应用

集中式驱动系统继承了传统燃油车的传动装置,传动效率较低。相比集中式驱动系统,轮边驱动系统具有结构紧凑、质量小、传动效率高等优点,从而增加了纯电动汽车的动力性及续驶里程等。

5.1. 轮边减速式驱动系统

轮边减速式驱动系统是在集中式驱动系统的基础上,差速器被两个独立的牵引电机所代替,即轮边驱动无差速器的传动形式,减速器依然保留,每个牵引电机单独完成一侧车轮的驱动任务。在车辆进行曲线行驶时,两侧的电机分别工作在不同的转速下。轮边减速式驱动系统的布置形式。

日本明电舍公司研发的轮边电机减速式驱动系统,采用永磁同步电机,外形尺寸为270mm×350mm×270mm,质量为 40kg(电机质量为 22kg),额定功率为 4kW,最大功率为5.5kW,最大转矩为 100N·m,最高转速为 12 000r/min。

5.2. 轮边直连式驱动系统

轮边直连式驱动系统是用一个单排的行星轮代替轮边减速式驱动系统中的减速器,凭其能提供良好的减速比和线性的输入输出特性,从而达到减小转速和增大转矩的目的。轮边直连式驱动系统的布置如下图所示。

2010 年比亚迪公司生产的 K9 纯电动客车就采用轮边直连式驱动系统,车身长 12m,整车续驶里程达到 300km,燃料消耗成本不到同类燃油车的 1/3。

5.2轮毂电机驱动系统及应用

轮毂电机驱动系统是将电机直接安装于车轮内,可以有效改善轮边电机驱动系统带来的电机与独立悬架在有限空间内的布置困难、纯电动汽车底部的空气阻力大及通过性差等缺点。另外轮毂电机驱动系统不仅省略了大量传动部件,而且可以实现多种复杂的驱动方式。轮毂电机驱动系统包括内转子轮毂电机驱动系统和外转子轮毂电机驱动系统。

(1)外转子轮毂电机驱动系统

外转子轮毂驱动系统是将外转子电机直接安装在车轮的轮辋内,中间无须采用减速机构,直接驱动车轮转动,从而带动汽车行驶。此系统具有结构紧凑、效率较高、比功率高、响应速度快等优点。纯电动汽车在起步及加速时需要较大的转矩,即安装在电动轮中的外转子轮毂电机在这些行驶模式下必须能提供大转矩,以满足整车的动力性;外转子轮毂电机驱动系统中未采用中间减速机构,为了使汽车能够有较好的动力性,外转子轮毂电机还必须具有很宽的转矩和转速调节范围。

由于外转子轮毂电机工作产生一定的冲击和振动,还要求车轮轮辋和车轮支承必须坚固、可靠。同时由于非簧载质量加大,要保证车辆的舒适性,要求对悬架系统弹性元件和阻尼元件进行优化设计。电机输出转矩和功率也受到车轮尺寸的限制,系统成本高。

米其林电动轮为外转子轮毂电机驱动系统,米其林电动车轮外形图。2008年巴黎车展上安装主动车轮的米其林电动车 Will 。该车车身长 2.5m、四座,0~30km/h 的加速时间为 2.8s,续驶里程为 120km,整车总质量为 600kg,最高车速为 90km/h。

2. 内转子轮毂电机驱动系统

外转子轮毂电机虽然有各种优点,但起步及加速时需要较大转矩,为获得较好动力性,不得不增加电机的体积和质量,非簧载质量加大,而车轮轮辋空间有限,造成布置困难及行驶稳定性的一些问题。而内转子轮毂驱动系统则可以在一定程度上解决这些问题。

内转子轮毂驱动系统是将内转子电机装在车轮的轮辋内,且带有减速机构。这种驱动系统允许电机在高速下运行,可采用普通的内转子高速电机,电机的最高转速可以设计在4000~20 000r/min 之间,可以获得较高的比功率,而对电机的其他性能没有特殊要求。内转子电机的输出轴通过减速机构与车轮驱动轴连接,使电机轴承不直接承受车轮与路面的载荷作用,改善了轴承的工作条件;减速机构采用固定速比行星轮减速器,使系统具有较大的调速范围和输出转矩,起到减速和增矩的作用,从而保证电动汽车在低速时能够获得足够大的转矩,同时也解决了在车轮尺寸有限的情况下由电机性能引起的电机尺寸大而难以布置的问题。下图为内转子轮毂电机结构分解图。

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