近五年有关电动汽车的书籍和期刊论文

摘要:介绍了电动轮驱动技术的发展、类型和特点，以及电动轮驱动技术的优势，探讨了当前电动轮驱动技术中的关键技术问题和电动轮电动汽车的发展趋势，并提出了相应的发展建议。关键词:电动轮；电动车；驾驶技术(一)引言随着汽车数量的增加和能源的日益短缺，人们的环保意识逐渐增强。汽车在给人类带来方便、快捷、舒适的同时，也造成了日益严重的环境污染和日益加剧的能源短缺，燃油发动机在现代汽车动力系统中的主导地位逐渐动摇。目前，电动汽车作为唯一能够实现零排放的交通工具越来越受欢迎。电动轮技术作为电动汽车的一个重要发展方向，以其独特的技术优势越来越受到汽车研发者的关注。电动轮作为一个独立的驱动部件，是一个独特的驱动单元，它将电机传动机构和制动器与轮毂集成在一起。采用电动轮技术的电动汽车一般具有控制灵活、结构紧凑、环保、传动效率高的优点。(二)电动轮驱动技术的发展最早的电动轮结构是美国人罗伯特在50年代初发明的，其结构如图1所示。轮毂装置包括电机、减速机构和制动器。电机的输出扭矩传递到减速机构的输入轴。减速后，增加的扭矩传递到轮辋，最终带动车轮转动。这种结构最早应用于大型矿用自卸车，由美国通用电气公司于1968年引进。20世纪70年代，我国也开始研制大型矿用电动轮自卸车。自1977年湖南湘潭电机厂研制成功第一台电动轮自卸车样车以来，陆续生产出一系列电动轮自卸车。目前，我国电动轮自卸车性能日臻完善，部分车型已达到国际领先水平。20世纪90年代初，清华大学轻型电动车研究组首先将电动轮的思想运用到电动自行车的开发中，研制出半轴鸟笼结构的电动轮，从而成为世界上第一个将电动轮的传动结构应用到电动自行车上的单位。这种电动轮毂采用有刷电机、减速齿轮和离合器。半轴鸟笼结构是将中轴，也就是自行车车轴的中段展开成“鸟笼”，将轴分成两段，也就是左右半轴结构，在其中放置盘式电机。这种“鸟笼”的特点是电机保护得很好，除了工作扭矩，不会有外力作用在电机上。其结构如图2所示。整个轮毂内部结构精巧紧凑，总重量35kg，体积φ 190 mm× 110 mm，电动轮电动车被认为具有集中式电机驱动电动车和传统电动车不可比拟的优势，是未来燃料电池汽车高端车型的理想选择。世界上很多汽车公司和研究机构都在进行电动轮电动车的研究。自1991日本人在美国申请专利以来，日本在电动车用电动轮的研究方面一直处于领先地位。(三)电动轮的结构类型及特点根据电动轮的驱动类型，电动轮可分为减速驱动型和直接驱动型。内转子高速电机常用于减速驱动的电动轮，一般转速高，扭矩小。为了满足车轮的实际速度要求，通常需要匹配相应的减速机构。减速机构一般安装在电机和车轮之间，起到减速和增加扭矩的作用，保证电动车在低速时能获得足够的扭矩。减速驱动的电动轮具有比功率高、重量轻、效率高、噪音低、成本低等优点。但由于电机转速较高，需要用减速机构降低转速才能获得较大的扭矩，所以整个电动轮作为簧下质量的质量仍然比传统内燃机车要重。减速机构多为行星齿轮减速装置，结构紧凑，减速比大，也有部分采用外啮合圆柱齿轮减速装置，但轴向尺寸过大，径向质量分布不均匀。为了减轻电动轮的簧下质量，出现了直驱式电动轮。这种电动轮取消了减速驱动电动轮中的减速机构，大大降低了簧下质量，简化了整个电动轮的结构。这种电动轮多采用外转子电机，外转子直接安装在车轮的轮辋上，带动车轮转动。而电动汽车在起步时一般需要较大的扭矩，也就是说，安装在直驱电动轮中的电机必须具有良好的扭矩特性，能够在低速时提供较大的扭矩。此外，它必须具有大范围的扭矩和速度调节。本发明用于直驱电动轮的外转子电机结构简单，轴向尺寸小，能够在很宽的速度范围内控制转矩，响应快，由于没有减速机构，效率高。想要获得更大的扭矩，就必须增加电机的尺寸和质量，但是成本高，加速时效率很低，噪音很大。(四)电动轮驱动的优势电动汽车采用电驱动技术后，能源与驱动电机之间的动力传递采用软电缆，摆脱了传统机械传动的设计约束，给整车带来诸多优势:(1)采用电动轮技术，在相同的动力需求下，可以将单台电机的动力分配给多台电机。因此，可以降低对电气和机械传动部件的要求，这便于设计和生产。在大型矿用卡车上，利用电动轮结构实现了机械传动难以传递的大扭矩。(2)取消了离合器、变速器、传动轴、差速器等零部件，简化了传动系统，有利于汽车轻量化目标的实现；因为精密机械零件加工成本降低，整车生产成本有望降低；车轮由电机直接驱动，甚至集成为一体，便于机电一体化。(3)由于取消了机械传动部分，电动汽车的传动效率相对于带有机械传动系统的电动汽车有所提高。(4)改善汽车的通过性能。这主要来自两个方面。一方面，简化的传动系统可以提高车辆的离地间隙。另一方面，全轮驱动和驱动轮独立控制的措施可以最大限度地利用地面附着能力。(5)电动轮与电源之间采用柔性电缆链接，占用空间少，整车布局设计非常灵活。对于电动公交车来说，方便实现低地板行李和更灵活的乘客位置设计，也有放置电池的空间。车辆质量分布设计自由度大，轴向载荷分布更合理。(五)电动轮的关键技术电动轮由于自身的结构特点，在电动汽车上有着广阔的应用前景。但目前电动轮的关键技术还没有完全突破，主要包括以下四项关键技术:(1)开发一种调速范围宽、转矩变化范围大、结构紧凑的电机。(2)救援电机的冷却、密封和防振技术。(3)开发效率高、结构紧凑、重量轻的减速器。(4)可靠性高、性能好的电子差速器。(六)电动轮的发展趋势电动轮在汽车中的推广主要受到两个因素的制约。一方面要解决电动轮的关键技术；另一方面，关键技术解决后，电动轮的成本应该会大大降低，用户使用电动轮后可以接受增加的成本。汽车采用电动轮技术还有很多问题需要解决，不会很快普及。汽车的舒适性和速度都比较高，电动轮导致的簧下质量增加会导致乘坐舒适性下降，需要进一步解决。汽车速度范围广，采用定速比减速器，对电动轮扭矩要求高，有一定技术难度。汽车车轮直径小，不仅安装电动车轮困难，而且电动车轮的密封、冷却、抗振等方面也有很多问题需要解决。电动轮技术在公交车上的使用越来越多。公共汽车的车轮转速低。采用固定速比减速装置后，电动车轮的性能能够满足车辆行驶性能的要求；客车尤其是低地板客车采用电动轮结构后，可以轻松实现原来中央传动结构只能由主减速器和副减速器完成的功能，不仅简化了传动系统，还有助于解决电动轮带来的簧下质量对平顺性的影响。电动轮带来的成本增加在公交车成本中占比很小，用户可以接受。(七)结论电动轮技术作为一项新技术，结构紧凑，能提高车辆的行驶性能和驾驶性能，有利于整车的布局。在电动自行车、电动汽车或重型矿用车等轻型车辆中具有广阔的应用前景。虽然电动轮技术中的一些关键问题还没有完全解决，但是与传统汽车相比，采用电动轮技术的电动汽车确实有很多不可比拟的优势。因此，以电动轮技术为特征的电动汽车是未来电动汽车的发展方向。参考文献:1。彭倩。大型电动轮自卸车的发展概况及趋势[J].矿山机械，2000 (2): 12-13。2.宋有传，金。电动轮的类型和特点[J].城市公共交通，2004 (4): 16-18。3.陈勇、张建荣和张达明。电动轮技术在电动汽车上的应用与发展[J].机械设计与制造，2006(10):169-171。