純電動汽車驅動系統布置形式是指驅動輪數量、位置以及驅動電機系統布置的形式。電動汽車的驅動系統是電動汽車的核心部分,其性能決定著電動汽車行駛性能的好壞。
電動汽車的驅動系統布置取決于電機驅動方式,可以有多種類型。
電動汽車的驅動方式主要有后輪驅動、前輪驅動和四輪驅動。
后輪驅動方式
后輪驅動方式是傳統的布置方式,適合中高級電動轎車和各種類型電動客貨車,有利于車軸負荷分配均勻,汽車操縱穩定性、行駛平順性較好。
后輪驅動方式主要有傳統后驅動布置形式、電機-驅動橋組合后驅動布置形式、電機-變速器一體化后驅動布置形式、輪邊電機后驅動布置形式、輪轂電機后驅動布置形式等。
傳統后驅動布置形式
傳統后驅動布置形式如圖1-4所示,它與傳統內燃機汽車后輪驅動系統的布置方式基本一致,帶有離合器、變速器和傳動軸,驅動橋與內燃機汽車驅動橋一樣,只是將發動機換成電機。
變速器通常有2~3個擋位,可以提高電動汽車的啟動轉矩,增加低速時電動汽車的后備功率。這種布置形式一般用于改造型電動汽車。
圖1-4 傳統后驅動布置形式
2.電機-驅動橋組合后驅動布置形式
電機-驅動橋組合后驅動布置形式如圖1-5所示。它取消了離合器、變速器和傳動軸,但具有減速差速機構,把驅動電機、固定速比的減速器和差速器集成為一個整體,通過2個半軸來驅動車輪。
此種布置形式的整個傳動長度比較短,傳動裝置體積小,占用空間小,容易布置,可以進一步降低整車的重量;但對電機的要求較高,不僅要求電機具有較高的啟動轉矩,而且要求具有較大的后備功率,以保證電動汽車的啟動、爬坡、加速超車等動力性。一般低速電動汽車采用這種布置形式。
圖1-5 電機-驅動橋組合后驅動布置形式
電機-驅動橋組合后驅動布置形式采用的驅動橋與內燃機汽車驅動橋不同,需要電動汽車專用后驅動橋,如圖1-6所示。
圖1-6 電動汽車專用后驅動橋
3.電機-變速器一體化后驅動布置形式
電機-變速器一體化后驅動布置形式如圖1-7所示,相比單一的電機驅動系統,一體化驅動系統可以綜合協調控制電機和變速器,最大限度地改善電機輸出動力特性,增大電機轉矩輸出范圍,在提升電動汽車的動力性的同時,使電機最大限度地工作在高效經濟區域內。變速器一般采用2擋自動變速器。
圖1-7 電機-變速器一體化后驅動布置形式
如圖1-8所示為某企業開發的電機-變速器一體化驅動組件,該驅動組件以一體化為前提來設計電機和變速器,省去了用于從后方連接的部件及空間,從而將軸向尺寸縮小了約35%。
圖1-8 某企業開發的電機-變速器一體化驅動組件
4.輪邊電機后驅動布置形式
輪邊電機后驅動布置形式如圖1-9所示,輪邊電機與減速器集成后融入驅動橋上,采用剛性連接,減少高壓電器數量和動力傳輸線路長度;優化后的驅動系統可降低車身高度、提高承載量、提升有效空間。
圖1-9 輪邊電機后驅動布置形式
輪邊電機后驅動布置形式可用于電動客車。如圖1-10所示為某電動客車采用的輪邊電機后驅動橋實物。
圖1-10 某電動客車采用的輪邊電機后驅動橋實物
5.輪轂電機后驅動布置形式
輪轂電機后驅動布置形式如圖1-11所示,輪轂電機直接安裝在車輪上,此時,輪轂是電機的轉子,羊角軸承座是定子。
圖1-11 輪轂電機后驅動布置形式
如圖1-12所示為輪轂電機后驅動的純電動汽車,它大大減少了零部件數量和動力系統的體積,讓車輛的動力系統變得更加簡單,大大提高了車內空間的實用性和利用率。
每個車輪獨立的輪轂電機相比一般電動汽車,也省掉了傳動半軸和差速器等裝置,同樣節省了大量空間且傳動效率更高。將動力蓄電池放置在傳統的發動機艙中,而將輔助蓄電池、電機控制器、充電機等布置在車尾附近,根據實際需要,可以在車輛上靈活地布置電池組。
從另一個方面來看,在滿足目前空間需求的前提下,使用輪轂電機驅動的車輛在體積上可以變得更加小巧,這將改善城市中的擁堵和停車等問題。同時,獨立的輪轂電機在驅動車輛方面靈活性更高,能夠實現傳統車輛難以實現的功能或駕駛特性。
圖1-12 輪轂電機后驅動的純電動汽車
輪邊電機和輪轂電機在原理上可以實現任何一種驅動形式,但由于成本過高,目前還沒有廠家推出量產車,更多的是作為試驗車或改裝車存在。