電動車輪的驅動技術摘要：介紹了電動車輪驅動技術的發展，電動車輪的類型和特點，以及電動車輪驅動技術的優勢，對目前電動車輪驅動技術中的關鍵技術問題和電動車輪電動汽車的發展趨勢進行了討論，提出了相應的發展建議。關鍵詞：電動車輪；電動車；驅動技術（壹）引言隨著汽車保有量的不斷增加和能源的日益緊缺，人們對環境保護的意識逐步增強，汽車在帶給人類方便、快捷、舒適的現代生活的同時，也引起了日益嚴重的環境汙染和不斷加劇的能源短缺問題，燃油發動機在現代汽車動力系統中的統治地位也逐漸被動搖。目前，電動車作為唯壹能達到零排放的機動車越來越受到人們的歡迎，電動車輪技術作為電動車的壹個重要的發展方向，以其獨特的技術優勢越來越受到汽車開發商的關註。電動車輪作為獨立的驅動部件，集電動機傳動機構、制動器等於輪轂，是壹種獨特的驅動單元。使用電動車輪技術的電動車普遍具有控制靈活、結構緊湊、綠色環保、傳動效率高等優點。（二）電動車輪驅動技術的發展最早的電動車輪結構產生在20世紀50年代初，是由美國人羅伯特發明的，其結構如圖1所示，該輪轂裝置中融合了電動機、減速機構、制動器。電動機的輸出力矩傳遞到減速機構的輸入軸，經減速後，增大的力矩傳遞給輪輞，最後驅動車輪旋轉，這種結構最早應用在大型礦用自卸車上，是美國通用電氣公司於1968年推出的。到20世紀70年代，我國也開始研制大型礦用電動車輪自卸車，自1977年湖南湘潭電機廠研制成功第壹臺電動車輪自卸車樣車以後，又先後生產了壹系列電動車輪自卸車，目前我國的電動車輪自卸車性能日臻完善，某些型號也達到了國際領先水平。20世紀90年代初期，清華大學輕型電動車科研組首先將電動車輪的思想勇勇於電動自行車的研制，並研制出半軸式鳥籠結構的電動輪轂，因此成為世界上最早將電動車輪傳動結構應用於電動自行車的單位。這種電動輪轂采用了告訴有刷電機、減速齒輪和離合器。半軸式鳥籠結構，就是將中心軸，即自行車輪軸的中段膨脹成壹個“鳥籠”，軸也就分為左、右兩段，即左、右半軸式結構，鳥籠中放置盤式電機。這種“鳥籠式”的特點是把電機很好地保護了起來，除工作力矩外，沒有任何外力會作用到電機上，其結構見圖2。整個輪轂的內部結構非常精巧、緊湊，總重35kg，體積為Φ190mm×110mm。電動車輪電動汽車被認為具有集中電機驅動電動車喝傳統電動車無法比擬的優點，是未來燃料電池汽車高端車輛的理想選擇，世界上多家汽車公司和研究機構都在進行電動車輪電動車的研究。自1991年日本人在美國申請專利以後，日本在電動汽車的電動車輪研究方面壹直處於領先地位。（三）電動車輪結構類型及特點根據電動車輪的驅動類型，可以將電動車輪分為減速驅動型和直接驅動型。減速驅動型電動車輪多采用內轉子高速電動機，這種電機壹般轉速高、轉矩小，為了滿足車輪的實際轉速要求，通常需匹配壹個相應的減速機構。減速機構壹般安裝在電動機與車輪之間，起到減速和增矩的作用，以保證電動車在低速時能獲得足夠大的轉矩。減速驅動型電動車輪具有比功率較高、質量輕、效率高、噪聲小、成本低等優點，但因為電動機轉速較高，必須用減速機構降低轉速以獲得較大的轉矩，因此作為非簧載質量的整個電動輪的質量依然比傳統的內燃機汽車重。減速機構多為行星齒輪減速裝置，其結構緊湊、減速比較大，也有采用外嚙合圓柱齒輪減速裝置的，但軸向尺寸過大，徑向質量分布不均。為了減少電動車輪的非簧載質量，出現了直接驅動型電動車輪，這種電動車輪去掉了減速驅動型電動車輪中的減速機構，大大減少了非簧載質量，也簡化了整個電動車輪的結構。這種電動車輪多采用外轉子電動機，直接將外轉子安裝在車輪的輪輞上驅動車輪轉動。然而電動車在起步時壹般需要較大的轉矩，也就是說安裝在直接驅動型電動輪中的電動機，必須具有較好的轉矩特性，能在低速時提供大轉矩。另外，還必須具有很寬的轉矩和轉速調節範圍。直接驅動型電動車輪中采用的外轉子電動機結構簡單，軸向尺寸小，能夠在很寬的速度範圍內控制轉矩，且響應速度快，又因為沒有減速機構，所以效率較高。如果要獲得較大的轉矩，必須增大電動機的體積和質量，但成本較高，在加速時效率卻很低，且噪聲很大。（四）電動車輪驅動的優勢電動車采用電動驅動技術後能量源與驅動電機之間的功率傳遞采用軟電纜，擺脫了傳統機械傳動的設計約束，給整車帶來了很多優點：（1）采用電動車輪技術，在同樣功率需求的情況下，可以將單個電動機功率分配給多個電動機。相應地，對電氣和機械傳動零部件的要求都可以降低，便於設計與生產。在大型礦用載重汽車上，機械傳動很難傳遞的大轉矩，就是利用電動車輪結構實現傳遞的。（2）取消了離合器、變速器、傳動軸、差速器等部件，使傳動系統得到簡化，有利於汽車實現輕量化目標；由於減少了精密機械部件的加工費用，使整車生產成本也有望降低；由電動機直接驅動車輪甚至兩者集成為壹體，便於實現機電壹體化。（3）由於去掉了機械傳動部分，相對於保留機械傳動系的電動車，其傳動效率得到提高。（4）提高汽車的通過性能。這主要來自於兩方面，壹方面，簡化的傳動系統可以提高車輛的離地間隙，另壹方面，使用全輪驅動和驅動輪單獨控制的措施，可以最大限度地利用地面的附著能力。（5）電動車輪與動力源之間采用軟電纜鏈接，且占用空間少，因此使整車布置設計非常靈活，對於電動客車來說，便於實現低地板化行李箱及乘客位置設計更靈活，並且也有的空間來布置電池。整車質量分布設計自由度大，可以更合理地分配軸向載荷。（五）電動車輪的關鍵技術電動車輪由於自身的結構特點，使得這壹技術在電動汽車上有廣泛的應用前景，但是，目前電動車輪的關鍵技術還沒有完全突破，主要有以下四個方面的關鍵技術：（1）研制調速範圍寬，轉矩變化範圍大，結構緊湊的電動機。（2）解救電動機的冷卻、密封和抗振動技術。（3）開發效率高、結構緊湊和重量輕的減速裝置。（4）可靠性高、性能好的電子差速器。（六）電動車輪的發展趨勢電動車輪在汽車上推廣主要受兩個方面因素制約，壹方面要解決電動車輪的關鍵技術；另壹方面是在關鍵技術解決之後，電動車輪的成本應大幅度下降，用戶能接受因使用電動車輪後而增加的成本。轎車采用電動車輪技術還有許多問題需要解決，不會很快推廣使用。轎車的舒適性要求高，行駛速度高，電動車輪引起的非簧載質量增加會引起平順性下降，需要進壹步解決；轎車的速度變化範圍寬，采用固定速比的減速裝置，對電動車輪的轉矩性要求高，技術上還存在壹定困難；轎車的車輪直徑較小，電動車輪的不止有壹定困難，電動車輪的密封、冷卻和抗振性還有許多問題需要解決。大客車采用電動車輪技術日益增多。大客車的車輪旋轉速度較低。采用固定速比的減速裝置後，電動車輪的性能可以滿足車輛行駛性能的要求；大客車特別是低地板大客車采用電動車輪結構後，可以容易實現原來中央驅動結構由主減速器和論辯減速兩級減速才能完成的功能，既簡化傳動系統，又有利於解決電動車輪引起的非簧載質量對平順性的影響；電動車輪引起的成本增加在大客車的成本中所占比重不大，能夠為用戶所接受。（七）結語電動車輪技術作為壹項新技術，具有結構緊湊、可以改善車輛驅動性能和行駛性能，有利於整車布置等特短，無論是在電動自行車之類的輕型車輛，還是電動汽車或是重型礦用車上，都有著廣闊的應用前景。雖然電動車輪技術中有些關鍵問題還沒有得到完全解決，但采用電動車輪技術哦的電動車與傳統車相比，確實存在著許多不可比擬的優勢，所以，以電動車輪技術為特征的電動車是未來電動車的發展方向。參考文獻：1．彭謙。大型電動輪自卸車的發展概況及趨勢[J]。礦山機械，2000（2）：12-13。2．宋佑川，金國棟。電動輪的類型與特點[J]。城市公***交通，2004（4）：16-18。3．陳勇，張建榮，張大明。電動輪技術在電動汽車中的應用和發展[J]。機械設計與制造，2006（10）：169-171。
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