电动车的驱动模式和发展趋势
摘 要：现如今，市场面上大多数的电动车都是适用单电机集中式的驱动模式，但是经过相关学者和技术人员研究表示轮毂电机驱动模式能够有效地减少驱动电动机到驱动车轮之间的传动距离，而且这种模式下的所有驱动电动机都能够独立控制自身的转速，所展现的灵活性相对比其他驱动模式要更好，操控性也相对较强。本文通过研究当前电动车所适用的驱动模式，并讨论出当前电动车驱动的发展趋势。电动车相对比传统的汽车，其优势非常明显，包括：能量转换效率较高、车身噪音小、更加环保、离合器可以省去、结构比较简单、保养更加便捷等。在现如今都在追求环保，深入探究新能源的背景下，各大汽车生产商都在纷纷出巨资打造自主品牌的电动车，这对于电动车的发展提供了前所未有的机会。电动车正在成为今后汽车产业发展的方向，而驱动电机作为电动车中重要的组成部分，所产生的性能直接影响着电动车的内在动力，而汽车的驱动电机与一般的工业电机有着明显的区别，特别是一般轿车所使用的电动驱动被汽车自身尺寸的影响较大，而且还要同时满足汽车复杂的结构情况持续运行。基于此，电动车不但要求驱动电机具有较高水平的效率和质量，还要有更具性价比的成本、尺寸和功率也要匹配，还要极大地满足汽车上路过程中的不断起动，频繁加减速的需求，这就需要找到适合电动车的驱动模式。单电机集中式驱动模式非常类似于传统汽车的驱动模式，其中唯一的改变就是将电动机替代了燃油车的内燃机，电动机所产生的动力通过电动车中的多种部件一步步地传递到驱动轮上，从而才能起到驱动汽车持续行驶的能力。单电机集中式驱动模式更多的是在传统汽车驱动上进行了较小的修改，制造技术成熟度较高一些，改动程度相对较少，因此设计成本也更少一些。但是其缺点也相当明显，由于单电机集中式驱动模式所适用的汽车底盘结构极其复杂，很多零部件的堆积导致电动车空间非常狭小，传动效率持续下降。当前很多国产的电动车都在适用于单电机集中式驱动模式，包括：北汽、比亚迪、江淮等品牌，而且单电机集中驱动模式也是电动汽车当前适用的主要驱动模式。多电机分布式驱动是将较多的电机内置在车轮或者轮毂中，这样每一个电机所产生的动力都可以一一传递给驱动车轮，有效地减少传动距离。多电机分布式驱动可以根据电机的位置和传动方式分成以下两种模式：即轮边电机驱动模式和轮毂电机驱动模式。轮边电机驱动模式通常是把驱动电机安置在副车架驱动轮附近，驱动电机利用减速器所产生的减速效果利用半轴来驱动所适配的车轮。轮边电机驱动模式能够独立控制并调节所有电机的转动速度，并且利用电子差速器达到左右半轴对差速进行有效控制的效果。轮毂电机驱动模式是把两个、四个或者更多电机全部装在轮毂中，对电动车的车轮直接进行驱动。轮毂电机驱动的模式取消了多个传统汽车的部件，包括离合器、变速器以及差速器等，极大地简化了汽车底盘所蕴藏的传动结构，对于传动效率有着巨大的提升，整车质量也得到了保证，车身布置也显得更加合理，真正实现了汽车底盘的全面自动化控制系统，让电动车的操控性能得到更好的展现，灵活度也相对更高。轮毂电动驱动模式基于减速机构的存在分为两种驱动模式，即：直接驱动模式和减速驱动模式，具体如下：直接驱动模式所是利用电机外轮子与轮毂机械进行有效地连接，从而使得电动机转速与车轮的转速相匹配，除去减速机构让驱动结构显得更加紧凑，也因此提高了传动效率。其中，车轮转速和车速的控制更多地来自于驱动电动机产生的转速控制能力，因为这种模式下不会利用减速结构运行减速增扭，一般情况下要将驱动电动机作为低速大转矩电动机使用。直接驱动模式所采用的低速内定子外转子电动机结构显得非常简洁，完全不用匹配齿轮变速的传动机构，因此当前的应用显得非常广泛。但是其缺点也相对明显，其体积和质量相对较大、制作成本相对较高。直接驱动模式在汽车进行起步和爬坡等需要大负荷运载的工作时需要较大的电流，对于电池的损耗非常显著，因此，为了能够保障起步转矩满足更高的动力，对于电动机有着非常高的要求，通常情况下会使用低速内定子外转子永磁同步电机。减速驱动模式是将减速装置装在了电动机和车轮之间的位置，起到了减速增矩的重要作用，其中减速装置通常使用具有高减速比功能的行星齿轮机构。电动机一般会使用高速内转子永磁同步电机，并将其装在车轮内部，轮毂电动机就会因此形成，其转子起到一个输出轴的作用，与具有固定减速比的行星齿轮变速器的太阳轮紧密地联系在一起，车轮轮毂一般也会与其齿圈所联系，为车轮提供的减速比也会相对较大，输出转矩也会因此得以扩大，这让电机输出动机得到减速增矩效果之后驱动轮毂让汽车能够更加稳定地行驶，持续减少驱动电动机传递到驱动轮所产生的距离。高速内转子永磁同步电机自身的体积和质量都相对较小，但是高转速运转时的功率要高很多，并且减速增矩之后提高了汽车的爬坡性能，让汽车在低速运行时产生更加稳定的转矩性能，但是其也具有一定的缺陷，整个结构比较复杂，非簧载的质量有所加重，因此不利于电动车在操纵时所具备的稳定性效果。首先，采用轮毂电机驱动模式能够极大地减少驱动电动机到驱动车轮过程中的路径，不但可以简约空间，而且有助于优化电动车的整体布局，对于车轮动态响应控制性能的提升也有着极大的帮助作用。通过轮毂电动驱动的模式适用在每一台驱动电动机中都可以实现转速的独立调节功能，车轮电子差速控制也会得以实现，这样可以减去机械差速器的成本，还可以增强汽车转弯时高质量的可操控性。利用轮毂电机驱动的模式可以使得减速驱动的电机能够在较高地转速下正常运转，功率和效率都相对较高，并且体积较小，质量相对较轻，利用减速结构进行增矩过后，通过加大转矩地输出，提高了车体的爬坡性，让汽车增加低速运行中的稳定性。其次，利用轮毂电动驱动的模式电动车的零部件润滑程度较差，齿轮会以平时几倍的速度出现磨损情况，寿命就会因此缩短很多。轮毂电机驱动模式的作用下电动车的零部件散热性能较差，因此会出现较大的噪音。在需要起步、爬坡或者遇到强风时电机就需要大电流的支持，电池的损坏率就会提高，而电流过载后效率就会不断下降。第三，现如今我国相继成立了多个新能源汽车公司，对于轮边电机都进行了不同程度的研发，但是轮毂电机相对比轮边电机的研发难度更高。因为安装了轮毂电机的电动车比安装轮边电机的电动车更加灵活和自如。因此不论是燃料电动汽车、纯电动汽车还是增城电动汽车，轮毂电机都是一个最佳的驱动模式选择，甚至是混动车型使用轮毂电机也会提升整车的性能。综上所述，轮毂电动机分散驱动模式理应是未来电动车驱动模式的主要发展趋势。通过本文介绍的各种不同的电动车驱动模式可以发现，轮毂电机驱动模式所适用的车型相对紧凑，但是其车身空间有着较高的利用率，并且操控性和稳定性全面领先于其他驱动模式，同时在安全性和成本控制方面也是行业领先水平，这也代表着当前电动车电机有着小型化、高效率、高可靠性的发展趋势。虽然当前轮毂电机驱动模式仍然有着很多缺陷，技术水平相对不足，但是依然是未来电动汽车选择驱动模式的主要选择。作者单位：浙江亚太机电股份有限公司 浙江省杭州市 311200往期相关推荐
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本公 众 号新能源汽车相关文章汇总（截止到2020年12月10日） 免责申明：本公 众 号所载文章为本公 众 号原创或根据网络搜索编辑整理，文章版权归原作者所有。因转载众多，无法找到真正来源，如标错来源，或对于文中所使用的图片，资料，下载链接中所包含的软件，资料等，如有侵权，请跟我们联系协商或删除，谢谢！
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首次发布时间：2023-04-18
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