純電動(dòng)客車輪邊驅(qū)動(dòng)與中央直驅(qū)對(duì)比分析

汪中傳， 王 煜， 史先松， 楊繼昌

(安徽安凱汽車股份有限公司， 合肥 230051)

電動(dòng)客車輪邊驅(qū)動(dòng)以其輕量化、高效化的優(yōu)勢(shì)正在取代中央直驅(qū)，成為行業(yè)發(fā)展的方向[1-2]。輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)橋取消了橋殼和半軸，驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在車輪旁邊，結(jié)構(gòu)空間和重量得以大幅度降低[3-4]。輪邊驅(qū)動(dòng)橋仍然是剛性整體橋，可以使用鋼板彈簧懸架，也可以使用空氣彈簧和螺旋彈簧與減振器組合的懸架。

1 設(shè)計(jì)、工藝及成本對(duì)比

1.1 設(shè)計(jì)對(duì)比

本文依托于某12 m純電動(dòng)客車在原中央電機(jī)直驅(qū)車型的基礎(chǔ)上進(jìn)行輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)橋的改型設(shè)計(jì)。

結(jié)構(gòu)布置上，中央電機(jī)直驅(qū)橋由于具有橋包、橋殼以及傳動(dòng)軸，所以使得客車底架相應(yīng)部分需抬高；而輪邊驅(qū)動(dòng)橋能實(shí)現(xiàn)全通道低地板，不僅布置更加靈活，而且更方便乘客上下車[5-6]。

原中央電機(jī)直驅(qū)車型電機(jī)額定功率100 kW，額定轉(zhuǎn)速1 350 r/min，額定轉(zhuǎn)矩635 Nm，重量在300 kg左右，其匹配的動(dòng)力電池電壓及容量為537.6 V、600 Ah。根據(jù)改型設(shè)計(jì)要求，在不降低整車性能的基礎(chǔ)上，進(jìn)行輪邊驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)[7-9]，左右兩個(gè)輪邊電機(jī)的主要參數(shù)為：?jiǎn)蝹€(gè)電機(jī)的額定功率60 kW，額定轉(zhuǎn)速 4 500 r/min，額定轉(zhuǎn)矩128 Nm，重量22 kg。輪邊驅(qū)動(dòng)車輛匹配的動(dòng)力電池的電壓及容量為633.6 V、480 Ah。輪邊驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝配如圖1所示。

1—電機(jī)； 2—齒輪箱； 3—制動(dòng)器； 4—輪轂。

1.2 工藝及成本對(duì)比

輪邊驅(qū)動(dòng)的一體化在裝配工藝上雖然省去了橋包、橋殼、半軸等裝配件，但輪邊電機(jī)與驅(qū)動(dòng)橋的集成裝配工藝較復(fù)雜且難度也較大，對(duì)裝配工的技能要求也更高[10]。

中央電機(jī)直驅(qū)橋主要包括驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)、電機(jī)、電機(jī)控制器、傳動(dòng)軸及一些支架和軸承，總價(jià)在13.8萬(wàn)元左右。輪邊驅(qū)動(dòng)橋主要包括驅(qū)動(dòng)橋、電機(jī)、控制器、變頻器、線束，價(jià)格在16萬(wàn)元左右，相較于中央直驅(qū)成本稍高。

2 性能試驗(yàn)對(duì)比

本文性能試驗(yàn)主要考察兩種驅(qū)動(dòng)方式對(duì)整車部分性能的影響，包括等速電耗試驗(yàn)、加速電耗試驗(yàn)及制動(dòng)試驗(yàn)[11]。

1)等速電耗試驗(yàn)。通過(guò)此試驗(yàn)對(duì)比得出：輪邊驅(qū)動(dòng)橋車輛在各工況下耗電量均小于中央直驅(qū)車輛。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 1 km等速電耗試驗(yàn)對(duì)比

2) 加速電耗試驗(yàn)。通過(guò)此試驗(yàn)對(duì)比得出：輪邊驅(qū)動(dòng)橋車輛加速時(shí)間比中央直驅(qū)車輛加速時(shí)間短，加速距離短，3種低速加速工況下電耗高，0～60 km/h加速工況下電耗低。輪邊電機(jī)功率較中央直驅(qū)電機(jī)功率小，在低速加速時(shí)需較大扭矩，耗電量較高，當(dāng)速度提升至一定程度后，單個(gè)輪邊電機(jī)工作則可滿足需求；而中央直驅(qū)電機(jī)則出現(xiàn)功率富余，耗電較輪邊電機(jī)增加。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 加速電耗試驗(yàn)對(duì)比

3) 制動(dòng)試驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。輪邊驅(qū)動(dòng)的制動(dòng)時(shí)間及制動(dòng)距離均短于中央直驅(qū)；電機(jī)反拖制動(dòng)回收能量在30 km/h～0工況下兩者相同，其他3種工況下，輪邊驅(qū)動(dòng)的回收能量少于中央直驅(qū)。輪邊電機(jī)功率小，繞組少，在電機(jī)反拖中切割磁力線較中央直驅(qū)電機(jī)偏低，故回收能量較低。

表3 制動(dòng)試驗(yàn)對(duì)比

3 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)輪邊驅(qū)動(dòng)車輛與中央直驅(qū)車輛做了對(duì)比分析，綜合得出輪邊驅(qū)動(dòng)在成本增加不多的情況下在設(shè)計(jì)布置、經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性方面優(yōu)勢(shì)明顯，裝配工藝方面則與中央直驅(qū)各有優(yōu)劣。