無變速器型純電動汽車介紹
無變速器型純電動汽車的種結構如圖1a所示,該結構的最大特點是取消了離合器和變速器,采用固定速比減速器,通過控制電動機來實現變速功能。這種結構的優點是機械傳動裝置的質量小、體積小,但對電動機的要求比較高,不僅要求電動機具有較高的啟動轉矩,而且要求電動機具有較大的后備功率,以保證純電動汽車的起步、爬坡、加速等動力性能。
無變速器型純電動汽車的另外一種結構如圖1b所示,稱為電機驅動橋型。其電動機和驅動橋有兩種組合方式,即電動機-驅動橋組合式和電動機-驅動橋整體式。
電動機-驅動橋組合式。電動機-驅動橋組合式如圖1-2所示,這也是目前純電動汽車廣泛采用的驅動系統布置方式。
同機械驅動布置方式相比,這一構型省掉了離合器和變速器,采用一個固定速比的減速器,使傳動系統更加簡化,傳動效率得到提高,同時還縮小了整車機械系統的質量和體積,有利于整車布置。另外,減速器的使用還能夠改善車輛行駛時電動機工作點的分布,從而提高電動機的利用效率。這種驅動系統布置形式是在驅動電機端蓋的輸出軸處加裝減速器和差速器等,電動機、固定速比減速器、差速器一起組合成一個驅動整體,通過固定速比減速器的減速作用來放大驅動電機的輸出轉矩。這種布置形式的傳動部分比較緊湊,效率較高,而且便于安裝。
此構型還具有良好的通用性和互換性,便于在傳統汽車底盤上安裝、使用,維修也較方便。但這種布置形式對驅動電機的調速要求比較高,與機械驅動布置方式相比,此構型要求電動機在較窄速度范圍內能夠提供較大轉矩。電動機-驅動橋整體式。同電動機-驅動橋組合式相比,整體式驅動系統更進一步減少了動力傳動系統的機械傳動元件數量,因而使整個動力傳動系統的傳動效率進一步提高,同時可以節省很多空間,其結構原理如圖1-3所示。
電動機-驅動橋整體式構型,已不再是在傳統汽車驅動系統上進行改動,其結構與傳統汽車存在很大差異,已形成了純電動汽車所獨有的驅動系統布置形式。這一構型便于采用電子集中控制,使汽車網絡化和自動化控制的逐步實現成為可能。
電動機-驅動橋整體式驅動系統把電動機、固定速比減速器和差速器集成為一個整體,通過兩根半軸驅動車輪,和發動機橫向前置、前輪驅動的傳統內燃機汽車的布置方式類似。根據電動機同驅動半軸的連接方式不同,電動機-驅動橋整體式驅動系統布置形式有同軸式和雙聯式兩種,如圖1-4和圖1-5所示。
同軸式驅動系統的電動機軸是一種經過特殊制造的空心軸,在電動機一端輸出軸處裝有減速機構和差速器。半軸直接由差速器帶動,其中一根半軸穿過電動機的空心軸驅動另一端的車輪。由于這一種構型采用機械式差速器,所以汽車轉彎時和傳統汽車類似,其控制比較簡單。
雙聯式驅動系統也稱雙電動機驅動系統,這一構型的左右兩側車輪分別由兩臺電動機通過固定速比減速器直接驅動。這一結構取消了機械差速器,在左右兩臺電動機中間安裝有電子差速器,利用電子差速實現汽車的轉向,每臺驅動電機的轉速可以獨立地調節控制。電子差速的大突出優點是能使電動汽車具有更好的靈活性,而且可以方便地引入ASR控制,通過控制車輪的驅動轉矩或驅動輪主動制動等措施提高汽車的通過性和在復雜路況上的動力性。另外,電子差速器還具有體積小、質量小的優點,在汽車轉彎時可以通過精確的電子控制來提高純電動汽車的性能。由于增加了驅動電機和功率轉換器,雙聯式驅動系統使初始成本增加,結構也較為復雜。與同軸式驅動系統相比,在不同條件下對兩臺驅動電機進行精確控制的可靠性還需要進一步提高。這樣的布置形式與前面的幾種有著很大的不同,電動汽車的驅動系統布置形式發展到這一步時,才有可能把純電動汽車的優勢充分地體現出來。
電動機-驅動橋整體式驅動系統在汽車上的布局有電動機前置前驅(FF)和電動機后置后驅(RR)兩種形式。整體式驅動系統具有結構緊湊、傳動效率高、質量小、體積小、安裝方便等優點,并具有良好的通用性和互換性,已在小型電動汽車上得到了應用。
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