轮毂驱动系统浅析

1、摘要

总的来说，推动新能源电动汽车的广泛使用存在两个急需解决问题。一是与普通内燃机汽车车型相比，其续航里程较短，二是动力电池的成本较高。随着科研技术的进步，这两个问题有望在未来得到解决。例如，要解决续航里程焦虑，重要的不仅是提高动力电池性能的技术进步，而是无处不在的动力电池充电的基础设施。针对这些问题，政府和各主要车企及供应商的共同努力，可以实现新能源电动汽车的广泛使用。为此，以扩大下一代汽车的使用为目标，制定了《下一代汽车战略》。根据战略所示的路线图，将重点支持基础设施的发展，如创建“新能源电动汽车／插电式混合动力汽车（EV／PHV）城镇化”。

未来新能源电动化／PHEV车型，城镇中需要的车辆被认为是以下类型：

1）可定时运行充电的固定路线公交车；

2）在有限区域内使用，并可在深夜充电的配送车辆；

3）居住在住宅附近的中短途通勤者（每日行程少于40公里）；

在这3项中的通勤车类型的服务要求，在配备大货舱车型的使用情况下，小型单人商用车可以在一定程度上满足。然而，为了实现电动汽车的广泛使用，创建一个面向普通用户，而不仅仅是商业用户的市场至关重要。2009年针对小排量发动机汽车使用情况的财政调查显示，约有一半的用户主要将汽车用于购物和接送家人。在类似的应用中，对新能源电动通勤者的需求预计也会很高。

考虑到这一点，如果采取措施，在保持这种类型的车辆紧凑的尺寸的同时，可以容纳两个或更多的乘客，新能源电动通勤者可以是一种满足各种各样的需求，并实现广泛普及的承诺。此外，设计一种用于中短途的车辆可以降低动力电池的重量负荷，从而降低其成本。本文介绍了从这一角度降低成本的新能源电动汽车的开发实例。确保容纳行李的空间和类似的货物也很重要的通勤车。

为新能源电动汽车提供驱动动力，驱动电机取代了传统汽车的内燃机。与通过传动系统将动力传递到车轮上的普通新能源电动汽车相比，在驱动车轮上安装发动机的轮式新能源电动汽车在不增大车辆体积的情况下，可以增加乘客和行李的使用空间。

2．轮毂驱动系统规格

满足现行法律限制下，本文研究的双座四轮汽车属于小排量发动机汽车，假设其车辆尺寸和原动机输出参数满足其使用限制。在欧洲，一项适用于双座通勤者的特殊标准已经生效。考虑到法律限制的现状和趋势，轮毂驱动系统的规格定义如表1所示。

这种轮内马达被设计成可以放置在一个14英寸的轮子里。图1显示了所开发的轮内电机的外观。该轮内电机由电机部分、减速器部分和轮毂部分组成。为了减少整个组装的尺寸，悬挂的安装部分被合并到外壳中。

假设大多数情况下，通勤者不在高速公路上行驶，而是在城市街道上行驶，其最高时速被设定为普通道路的法定最高限速60公里／小时。图2显示了所研制的内轮电机效率的测量结果。基于城市60km ／h的上限，目标是在经常使用的中低速度范围（2040km／h）具有最高的效率，如图2所示。

表1 轮毂驱动系统设计信息

图1 轮毂驱动系统示意图

图2 轮毂驱动电机效率示意图

3．车辆测试

将轮毂驱动系统布置在测试车辆中。如表2所示，测试车辆的信息。如图3所示，测试车辆的配置图，如图4所示，该轮毂驱动系统安装在测试车辆上的外观。车辆控制单元（VCU）根据来自驾驶员操作的加速器的行程信息确定驱动电机所需的扭矩，并向逆变器发送扭矩命令。反过来，逆变器将来自动力电池的直流电转化为驱动左／右电机所需的交流电，使左／右驱动电机根据驱动条件产生合适的驱动功率。

在正前方行驶工况、过弯工况和弯道工况下进行了行驶试验，验证了该试验车实现了新能源电动汽车的平稳、强劲的加速特性和令人满意的稳定性驱动控制。

如图5所示，测试车辆座位后面的空间的照片。一个可用的空间，左／右悬架均可以单独支持其轮毂驱动系统。当考虑到携带行李的能力是非常有必要的，这个空间可以用作行李隔间。在这辆测试车中，动力电池安装在测试车辆中心的座位下方。当测试车辆的侧重点放在其车辆的巡航范围时，上述可用空间可用于携带其额外的动力电池。优化的测试车架和悬架系统将实现更有效地利用车内空间。

表2 测试车型设计信息

图3 轮毂驱动系统布置逻辑图

图4 测试车辆布置示意图

图5 测试车辆座椅后面的空间示意图

4．结论

考虑到双座通勤车将成为新能源电动汽车的一个发展趋势；在创造客舱空间方面具有优势。在配备了其新开发的轮毂驱动系统的测试车辆上进行的运行测试，证实了新能源电动汽车的平稳和强大的加速性能，以及令人满意的驾驶控制稳定性；将继续致力于提高其差评性能和可靠性，为双座新能源电动汽车通勤的普及做出贡献。

原文标题:轮毂驱动系统浅析