2.2 电驱动的结构形式
根据目前普遍接受的按照动力驱动系统的不同进行分类的典型结构形式大体有6种。
2.2.1 前置前轮驱动
由发动机前置前轮驱动(图1-31)的燃油车发展而来,即由电机替代发动机,仍采用内燃机汽车的传动系统,它由电机、离合器、齿轮箱和变速器组成;其中,离合器是用来切断或接通电机到车轮之间传递动力的机械装置;而变速器是一套具有不同速比的齿轮机构,驾驶员可选择不同的变速比,把力矩传给车轮;汽车在转弯时,内侧车轮的转弯半径小,外侧车轮的转弯半径大,差速器使内外车轮以不同转速行驶。其结构复杂,效率低,没能充分发挥电机驱动的优势。
图1-31 前置前轮驱动
2.2.2 固定速比的减速器
如果用固定速比的减速器(图1-32),去掉离合器,可减少机械传动装置的重量、缩小其体积。它由电机、固定速比的减速器和差速器组成电力驱动系统,应该注意这种结构的电动汽车由于没有离合器和可选的变速挡位,不能提供理想的转矩/转速特性,因而不适于使用发动机的燃油汽车。它具有良好的通用性和互换性,便于在现有的汽车底盘上安装,使用和维修也较方便。
图1-32 固定速比的减速器
2.2.3 横向前置结构
横向前置结构(图1-33)类似于发动机横向前置、前轮驱动的燃油汽车的布置方式,它把电机、变速器和差速器集成为一个整体,两根半轴连接驱动车轮,这种结构在小型电动汽车上应用比较普遍。
图1-33 横向前置结构
2.2.4 双电机结构
双电机结构(图1-34)就是采用两个电机通过固定速比的减速器分别驱动两个车轮,每个电机的转速可以独立地调节控制,便于实现电子差速,因此,电动汽车不必选用机械差速器。如图1-35所示为ZF公司研发的双驱动电机驱动桥结构,前轴两个半桥上分别用一个电机驱动一侧车轮的行驶。这种驱动桥间没有大型的差速器桥包,因此可以降低重心,但是控制难度较大。
图1-34 双电机结构
图1-35 双驱动电机驱动桥
2.2.5 轮毂电机
电机也可以装在车轮里面,称为轮毂电机(图1-36),这种轮毂电机为内转子外定子结构(图1-37),它能提供较大的减速比来放大其输出转矩。高速内转子电机具有体积小、重量轻和成本低的优点。它可进一步缩短从电机到驱动车轮的传递路径。为了将电机转速降低到理想的车轮转速,可采用固定减速比的行星齿轮变速器,它能提供大的减速比,而且输入和输出轴可布置在同一条轴线上。
图1-36 轮毂电机
图1-37 内转子外定子轮毂电机的结构
2.2.6 低速外转子电机
这是另一种使用轮毂电机的电动汽车结构,它采用低速外转子电机(图1-38),彻底去掉了机械减速齿轮箱,电机的外转子直接安装在车轮的轮缘上,车轮转速和电动汽车的车速控制完全取决于电动汽车的转速控制。这种结构驱动电机转速控制与车轮转速控制融为一体,构成了所谓的双轮毂电机,使车速控制变得简单。轮毂驱动电机的安装位置如图1-39所示。
图1-38 低速外转子电机
图1-39 轮毂驱动电机的安装位置