電動車的驅(qū)動模式和發(fā)展趨勢

胡凱　黃東方　王變變

摘 要：現(xiàn)如今，市場面上大多數(shù)的電動車都是適用單電機集中式的驅(qū)動模式，但是經(jīng)過相關(guān)學(xué)者和技術(shù)人員研究表示輪轂電機驅(qū)動模式能夠有效地減少驅(qū)動電動機到驅(qū)動車輪之間的傳動距離，而且這種模式下的所有驅(qū)動電動機都能夠獨立控制自身的轉(zhuǎn)速，所展現(xiàn)的靈活性相對比其他驅(qū)動模式要更好，操控性也相對較強。本文通過研究當(dāng)前電動車所適用的驅(qū)動模式，并討論出當(dāng)前電動車驅(qū)動的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：電動車 驅(qū)動模式 發(fā)展趨勢

The Driving Mode and Development Trend of Electric Vehicles

Hu Kai Huang Dongfang Wang Bianbian

Abstract：Nowadays， most electric vehicles on the market are suitable for single-motor centralized drive mode， but research by related scholars and technicians shows that the in-wheel motor drive mode can effectively reduce the transmission between the drive motor and the drive wheel distance， and all drive motors in this mode can independently control their own speed. The flexibility demonstrated is better than other drive modes， and the controllability is relatively strong. This paper studies the current driving modes applicable to electric vehicles and discusses the current development trend of electric vehicle driving.

Key words：electric vehicle， drive mode， development trend

1 前言

電動車相對比傳統(tǒng)的汽車，其優(yōu)勢非常明顯，包括：能量轉(zhuǎn)換效率較高、車身噪音小、更加環(huán)保、離合器可以省去、結(jié)構(gòu)比較簡單、保養(yǎng)更加便捷等。在現(xiàn)如今都在追求環(huán)保，深入探究新能源的背景下，各大汽車生產(chǎn)商都在紛紛出巨資打造自主品牌的電動車，這對于電動車的發(fā)展提供了前所未有的機會。電動車正在成為今后汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向，而驅(qū)動電機作為電動車中重要的組成部分，所產(chǎn)生的性能直接影響著電動車的內(nèi)在動力，而汽車的驅(qū)動電機與一般的工業(yè)電機有著明顯的區(qū)別，特別是一般轎車所使用的電動驅(qū)動被汽車自身尺寸的影響較大，而且還要同時滿足汽車復(fù)雜的結(jié)構(gòu)情況持續(xù)運行?；诖耍妱榆嚥坏篁?qū)動電機具有較高水平的效率和質(zhì)量，還要有更具性價比的成本、尺寸和功率也要匹配，還要極大地滿足汽車上路過程中的不斷起動，頻繁加減速的需求，這就需要找到適合電動車的驅(qū)動模式。

2 電動車的驅(qū)動模式

2.1 單電機集中式驅(qū)動模式

單電機集中式驅(qū)動模式非常類似于傳統(tǒng)汽車的驅(qū)動模式，其中唯一的改變就是將電動機替代了燃油車的內(nèi)燃機，電動機所產(chǎn)生的動力通過電動車中的多種部件一步步地傳遞到驅(qū)動輪上，從而才能起到驅(qū)動汽車持續(xù)行駛的能力。單電機集中式驅(qū)動模式更多的是在傳統(tǒng)汽車驅(qū)動上進行了較小的修改，制造技術(shù)成熟度較高一些，改動程度相對較少，因此設(shè)計成本也更少一些。但是其缺點也相當(dāng)明顯，由于單電機集中式驅(qū)動模式所適用的汽車底盤結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，很多零部件的堆積導(dǎo)致電動車空間非常狹小，傳動效率持續(xù)下降。當(dāng)前很多國產(chǎn)的電動車都在適用于單電機集中式驅(qū)動模式，包括：北汽、比亞迪、江淮等品牌，而且單電機集中驅(qū)動模式也是電動汽車當(dāng)前適用的主要驅(qū)動模式。

2.2 多電機分布式驅(qū)動模式

多電機分布式驅(qū)動是將較多的電機內(nèi)置在車輪或者輪轂中，這樣每一個電機所產(chǎn)生的動力都可以一一傳遞給驅(qū)動車輪，有效地減少傳動距離。多電機分布式驅(qū)動可以根據(jù)電機的位置和傳動方式分成以下兩種模式：即輪邊電機驅(qū)動模式和輪轂電機驅(qū)動模式。

2.2.1 輪邊電機驅(qū)動

輪邊電機驅(qū)動模式通常是把驅(qū)動電機安置在副車架驅(qū)動輪附近，驅(qū)動電機利用減速器所產(chǎn)生的減速效果利用半軸來驅(qū)動所適配的車輪。輪邊電機驅(qū)動模式能夠獨立控制并調(diào)節(jié)所有電機的轉(zhuǎn)動速度，并且利用電子差速器達到左右半軸對差速進行有效控制的效果。

2.2.2 輪轂電機驅(qū)動

輪轂電機驅(qū)動模式是把兩個、四個或者更多電機全部裝在輪轂中，對電動車的車輪直接進行驅(qū)動。輪轂電機驅(qū)動的模式取消了多個傳統(tǒng)汽車的部件，包括離合器、變速器以及差速器等，極大地簡化了汽車底盤所蘊藏的傳動結(jié)構(gòu)，對于傳動效率有著巨大的提升，整車質(zhì)量也得到了保證，車身布置也顯得更加合理，真正實現(xiàn)了汽車底盤的全面自動化控制系統(tǒng)，讓電動車的操控性能得到更好的展現(xiàn)，靈活度也相對更高。

輪轂電動驅(qū)動模式基于減速機構(gòu)的存在分為兩種驅(qū)動模式，即：直接驅(qū)動模式和減速驅(qū)動模式，具體如下：

（1）直接驅(qū)動模式

直接驅(qū)動模式所是利用電機外輪子與輪轂機械進行有效地連接，從而使得電動機轉(zhuǎn)速與車輪的轉(zhuǎn)速相匹配，除去減速機構(gòu)讓驅(qū)動結(jié)構(gòu)顯得更加緊湊，也因此提高了傳動效率。其中，車輪轉(zhuǎn)速和車速的控制更多地來自于驅(qū)動電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速控制能力，因為這種模式下不會利用減速結(jié)構(gòu)運行減速增扭，一般情況下要將驅(qū)動電動機作為低速大轉(zhuǎn)矩電動機使用。直接驅(qū)動模式所采用的低速內(nèi)定子外轉(zhuǎn)子電動機結(jié)構(gòu)顯得非常簡潔，完全不用匹配齒輪變速的傳動機構(gòu)，因此當(dāng)前的應(yīng)用顯得非常廣泛。但是其缺點也相對明顯，其體積和質(zhì)量相對較大、制作成本相對較高。直接驅(qū)動模式在汽車進行起步和爬坡等需要大負(fù)荷運載的工作時需要較大的電流，對于電池的損耗非常顯著，因此，為了能夠保障起步轉(zhuǎn)矩滿足更高的動力，對于電動機有著非常高的要求，通常情況下會使用低速內(nèi)定子外轉(zhuǎn)子永磁同步電機。

（2）減速驅(qū)動模式

減速驅(qū)動模式是將減速裝置裝在了電動機和車輪之間的位置，起到了減速增矩的重要作用，其中減速裝置通常使用具有高減速比功能的行星齒輪機構(gòu)。電動機一般會使用高速內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁同步電機，并將其裝在車輪內(nèi)部，輪轂電動機就會因此形成，其轉(zhuǎn)子起到一個輸出軸的作用，與具有固定減速比的行星齒輪變速器的太陽輪緊密地聯(lián)系在一起，車輪輪轂一般也會與其齒圈所聯(lián)系，為車輪提供的減速比也會相對較大，輸出轉(zhuǎn)矩也會因此得以擴大，這讓電機輸出動機得到減速增矩效果之后驅(qū)動輪轂讓汽車能夠更加穩(wěn)定地行駛，持續(xù)減少驅(qū)動電動機傳遞到驅(qū)動輪所產(chǎn)生的距離。高速內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁同步電機自身的體積和質(zhì)量都相對較小，但是高轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時的功率要高很多，并且減速增矩之后提高了汽車的爬坡性能，讓汽車在低速運行時產(chǎn)生更加穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩性能，但是其也具有一定的缺陷，整個結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，非簧載的質(zhì)量有所加重，因此不利于電動車在操縱時所具備的穩(wěn)定性效果。

3 電動車驅(qū)動模式的發(fā)展趨勢

首先，采用輪轂電機驅(qū)動模式能夠極大地減少驅(qū)動電動機到驅(qū)動車輪過程中的路徑，不但可以簡約空間，而且有助于優(yōu)化電動車的整體布局，對于車輪動態(tài)響應(yīng)控制性能的提升也有著極大的幫助作用。通過輪轂電動驅(qū)動的模式適用在每一臺驅(qū)動電動機中都可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的獨立調(diào)節(jié)功能，車輪電子差速控制也會得以實現(xiàn)，這樣可以減去機械差速器的成本，還可以增強汽車轉(zhuǎn)彎時高質(zhì)量的可操控性。利用輪轂電機驅(qū)動的模式可以使得減速驅(qū)動的電機能夠在較高地轉(zhuǎn)速下正常運轉(zhuǎn)，功率和效率都相對較高，并且體積較小，質(zhì)量相對較輕，利用減速結(jié)構(gòu)進行增矩過后，通過加大轉(zhuǎn)矩地輸出，提高了車體的爬坡性，讓汽車增加低速運行中的穩(wěn)定性。

其次，利用輪轂電動驅(qū)動的模式電動車的零部件潤滑程度較差，齒輪會以平時幾倍的速度出現(xiàn)磨損情況，壽命就會因此縮短很多。輪轂電機驅(qū)動模式的作用下電動車的零部件散熱性能較差，因此會出現(xiàn)較大的噪音。在需要起步、爬坡或者遇到強風(fēng)時電機就需要大電流的支持，電池的損壞率就會提高，而電流過載后效率就會不斷下降。

第三，現(xiàn)如今我國相繼成立了多個新能源汽車公司，對于輪邊電機都進行了不同程度的研發(fā)，但是輪轂電機相對比輪邊電機的研發(fā)難度更高。因為安裝了輪轂電機的電動車比安裝輪邊電機的電動車更加靈活和自如。因此不論是燃料電動汽車、純電動汽車還是增城電動汽車，輪轂電機都是一個最佳的驅(qū)動模式選擇，甚至是混動車型使用輪轂電機也會提升整車的性能。

綜上所述，輪轂電動機分散驅(qū)動模式理應(yīng)是未來電動車驅(qū)動模式的主要發(fā)展趨勢。

4 結(jié)論

通過本文介紹的各種不同的電動車驅(qū)動模式可以發(fā)現(xiàn)，輪轂電機驅(qū)動模式所適用的車型相對緊湊，但是其車身空間有著較高的利用率，并且操控性和穩(wěn)定性全面領(lǐng)先于其他驅(qū)動模式，同時在安全性和成本控制方面也是行業(yè)領(lǐng)先水平，這也代表著當(dāng)前電動車電機有著小型化、高效率、高可靠性的發(fā)展趨勢。雖然當(dāng)前輪轂電機驅(qū)動模式仍然有著很多缺陷，技術(shù)水平相對不足，但是依然是未來電動汽車選擇驅(qū)動模式的主要選擇。

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