摘要：隨著能源危機(jī)的日益嚴(yán)重以及人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，研究開發(fā)清潔、節(jié)能和安全的汽車成為汽車工業(yè)發(fā)展的方向。電動(dòng)汽車根據(jù)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪方式的不同可以分為集中電機(jī)驅(qū)動(dòng)形式與電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)形式。相比較集中電機(jī)驅(qū)動(dòng)，輪邊驅(qū)動(dòng)控制方便、結(jié)構(gòu)緊湊，整體重量可以得到很好的改善。鑒于集中電機(jī)驅(qū)動(dòng)形式與電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)形式的明顯不足，本文開發(fā)了一種新型電動(dòng)客車動(dòng)力系統(tǒng)。

　　1.電動(dòng)客車輪邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

　　在早期開發(fā)的電動(dòng)轎車和電動(dòng)客車上，為了縮短電動(dòng)汽車的開發(fā)時(shí)間，主要集中力量研究和開發(fā)電動(dòng)汽車的電氣單元技術(shù)裝備，充分利用已有內(nèi)燃機(jī)轎車或客車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和底盤以及已有的總成來(lái)加速電動(dòng)汽車的開發(fā)。電動(dòng)機(jī)本身具有調(diào)速的功能續(xù)保留內(nèi)燃機(jī)汽車必須使用的變速箱就顯得累贅了。為了減輕電動(dòng)汽車的整車質(zhì)量，出現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)軸與驅(qū)動(dòng)軸相互平行的驅(qū)動(dòng)形式。這樣的設(shè)計(jì)能充分利用電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性，簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，使電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠更加簡(jiǎn)化和緊湊。

　　由于輪轂電機(jī)的引入，整車的非簧載質(zhì)量顯著增加(一般增加約15kg) ，而且由于電機(jī)力矩波動(dòng)直接作用車輪(或者經(jīng)過(guò)減速機(jī)構(gòu))，在特定大扭矩轉(zhuǎn)速區(qū)間，容易引起懸架前后方向的共振：與集中電機(jī)和傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)相比，輪邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)重心位置低，且存在相互旋轉(zhuǎn)表面，因此密封困難，整車涉水能力不強(qiáng);輪邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輪轂電機(jī)一般只經(jīng)過(guò)輪胎一級(jí)減振，系統(tǒng)對(duì)電機(jī)允許最大振動(dòng)加速度要求大，疲勞壽命要求高;由于輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)子構(gòu)成了車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，影響了車輛的加速性能。相比而言，輪邊驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，這也是國(guó)內(nèi)外各大汽車生產(chǎn)商和研究機(jī)構(gòu)熱衷于此的一個(gè)重要原因，自20世紀(jì)初保時(shí)捷開發(fā)第一輛輪邊驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車以來(lái)，由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制技術(shù)進(jìn)步，懸架設(shè)計(jì)理論的成熟，輪邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在輕量化、一體化、高效率化取得很大進(jìn)步。因此本設(shè)計(jì)也主要針對(duì)輪邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)展開必要的分析與研究。

　　主體思路為，由于客車屬于大型運(yùn)載車輛，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減輕整車的機(jī)械部分的重量，以提供更大的云在空間，用電子控制方式代替機(jī)械傳動(dòng)控制方式，盡量補(bǔ)償電動(dòng)客車在電池上的重量與加工成本，盡量做到人們所需要的經(jīng)濟(jì)性與節(jié)約性。

　　2.輪邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)新方案研究

　　通過(guò)與不同驅(qū)動(dòng)源的組合，輪邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以應(yīng)用在不同形式的電動(dòng)車上，驅(qū)動(dòng)方案有多種形式，具體可以分為4輪輪邊驅(qū)動(dòng)型、2常規(guī)驅(qū)動(dòng)輪+2輪邊驅(qū)動(dòng)輪、2前輪短半軸加輪轂電機(jī)+2后輪輪邊驅(qū)動(dòng)和短半軸形式。

　　按照輪邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以分為常規(guī)固態(tài)連接型、動(dòng)態(tài)吸振型、短半軸型、盤型等。

　　常規(guī)固態(tài)連接型由于受到功率密度、齒槽效應(yīng)、磁性材料特性和輪輞空間尺寸的限制，提供轉(zhuǎn)矩功率的空間非常有限。

　　短半軸型由于將輪轂電機(jī)懸置于車身上，從而轉(zhuǎn)化為簧載質(zhì)量，從根源上解決了非簧載質(zhì)量過(guò)大問題，但是由于增加了短半軸及相應(yīng)連接部件，成本相應(yīng)增加，傳動(dòng)效率稍微降低，將是未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要方向。

　　盤型主要采用盤式電機(jī)。盤式電機(jī)能夠?qū)⒍ㄗ愚D(zhuǎn)化為簧載質(zhì)量，因此明顯改善車輛的垂向性能，但是由于轉(zhuǎn)子和車輪之間需要一個(gè)短半軸，成本增加;同時(shí)由于轉(zhuǎn)子和定子之間存在不對(duì)中，提高了設(shè)計(jì)難度。

　　在現(xiàn)有的技術(shù)前提下，采用輪邊直驅(qū)電機(jī)是能夠滿足大型運(yùn)載客車的動(dòng)力需要的，而國(guó)內(nèi)已經(jīng)具有成熟的技術(shù)，使單體永磁無(wú)刷電機(jī)的功率最高達(dá)到400KW的記錄，為解決非簧載質(zhì)量的缺陷，永磁無(wú)刷電機(jī)無(wú)疑是最佳的選擇。傳統(tǒng)車輛內(nèi)燃機(jī)輸出能量的約10%在車輪傳遞過(guò)程中損失，本設(shè)計(jì)中輪邊直驅(qū)電機(jī)不緊不會(huì)浪費(fèi)能量的傳遞損失，而且重新設(shè)計(jì)能量回收系統(tǒng)，對(duì)制動(dòng)的動(dòng)作做了部分研究，通過(guò)無(wú)級(jí)變速調(diào)速系統(tǒng)，使制動(dòng)浪費(fèi)的能量，通過(guò)發(fā)電機(jī)對(duì)其回收。

　　3.輪邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　針對(duì)大功率運(yùn)載客車，無(wú)疑需要提供更加充足的動(dòng)力，其關(guān)鍵部分在于電子控制電路的設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)采用雙中央處理器方式，將電能直接轉(zhuǎn)化為輪轂上的轉(zhuǎn)矩，從而使客車具有良好的動(dòng)力性能。

　　在電池組的選擇上，選用先進(jìn)的里聚合物電池作為動(dòng)力源，在當(dāng)今的社會(huì)，鋰聚合物電池也是鋰離子電池的一種，它具有其他很多電池不可比擬的特性：

　�、俟ぷ麟妷焊�，鋰離子電池的工作電壓在3.6V，是鎳鎘和鎳氫電池工作電壓 的三倍。

　�、诒饶芰扛摺ｄ囯x子電池比能量目前己達(dá)140Wh/kg，是鎳鎘電池的3倍鎳氫電池的1.5倍。

　　③循環(huán)壽命長(zhǎng)。目前鋰離子電池循環(huán)壽命已達(dá)1000次以上，在低放電深度下可 達(dá)幾萬(wàn)次，超過(guò)了其他幾種二次電池。

　�、茏苑烹娦　ｄ囯x子電池月自放電率僅為6 8%，遠(yuǎn)低于鎳鎘電池(25～30%)及鎳氫電池(30～40%)。

　�、轃o(wú)記憶效應(yīng)�？梢愿鶕�(jù)要求隨時(shí)充電，而不會(huì)降低電池性能。

　　⑥對(duì)環(huán)境無(wú)污染。鋰離子電池中不存在有害物質(zhì)，是名副其實(shí)的“綠色電池”。

　　由于鋰聚合物電池電池組的體積龐大，所以選擇設(shè)計(jì)在乘客座位下車身的底部，這樣可以節(jié)約出一定的空間來(lái)承載乘客，如果客車運(yùn)用在城市公交系統(tǒng)中，也能提供更加方便的交通出行。

　　充電時(shí)選擇固定充電站，搭配車載平衡充電系統(tǒng)，對(duì)電池進(jìn)行快速充電，有資料記載，如果使用快速充電，鋰聚合物電池電池汽車可以在lO分鐘之內(nèi)，即可達(dá)到電池容量的80%，這無(wú)疑為乘客提供更多寶貴的時(shí)間。

　　機(jī)械連接機(jī)構(gòu)中，則包含剎車片制動(dòng)剎車以及無(wú)級(jí)變速發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的減速機(jī)構(gòu)。配合曲線調(diào)節(jié)工能將本會(huì)浪費(fèi)的能量更好的利用起來(lái). 4. 能量回收系統(tǒng) 公交車輛向大型化發(fā)展由于傳統(tǒng)鉸接式的大型公共汽車占地面積較大，轉(zhuǎn)向半徑大.運(yùn)行不靈活，己在些大城市部分線路退出營(yíng)運(yùn)，并逐步被11～1 2米長(zhǎng)、載客100～120人左右的大型城市客車所替代。例如：雙層巴士成功地解決了載容量大與轉(zhuǎn)向靈活這對(duì)矛盾.以其良好的車內(nèi)視覺效果，成為乘客旅游觀光喜愛的交通工具。

　　通過(guò)無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)齒輪傳動(dòng)比的改變，就可以相應(yīng)的得到傳到發(fā)電機(jī)上能量的變化，剎車制動(dòng)與發(fā)電機(jī)能量的比值，也可以成為“能量回收比”，該比值越大，表明發(fā)電量越少。反之則表明變速系統(tǒng)里主動(dòng)輪偏大，獲得更大的齒輪比，從而獲得更多的回收能量。

　　5.結(jié)束語(yǔ)

　　在當(dāng)今面臨的環(huán)境問題、人口問題、能源問題的今天，開發(fā)新型節(jié)能環(huán)保能源已經(jīng)成為人們?nèi)找骊P(guān)注的焦點(diǎn)，本文針對(duì)電動(dòng)客車動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，其中未能進(jìn)行局部分析與計(jì)算，但都是在當(dāng)代科技條件允許的條件下進(jìn)行思考，憑借現(xiàn)如今擁有的科學(xué)技術(shù)，進(jìn)行革新設(shè)計(jì)才是最為現(xiàn)實(shí)的，也是比較容易達(dá)到的目標(biāo)。

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