電動(dòng)輪一未來的驅(qū)動(dòng)方式

王秉剛

電動(dòng)汽車有一種驅(qū)動(dòng)方式令許多工程師感興趣，那就是電動(dòng)輪。傳統(tǒng)的車輛驅(qū)動(dòng)是將原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)過機(jī)械傳動(dòng)傳送到車輪，其中一般要包括帶有若干前進(jìn)擋與一個(gè)倒車擋的變速器，帶有一個(gè)固定速比的主減速器，還有使左右車輪保持良好差動(dòng)關(guān)系的差速器。如果是全輪驅(qū)動(dòng)的車輛，還要有保持車軸間差動(dòng)關(guān)系的軸間差速器。這些傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不僅需要占用車輛的許多重量與空間，還會(huì)使車輛的機(jī)動(dòng)性與靈活性受到許多限制。

電動(dòng)輪去除了那些笨重且繁瑣的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，電通過電纜由車載電源輸送給電動(dòng)輪，每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪由一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，動(dòng)力的分配、前進(jìn)或倒退都由電子控制器控制。這樣的系統(tǒng)從根本上改變了傳統(tǒng)的車輛傳動(dòng)方式，具有如下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

一是去除了原動(dòng)機(jī)與車輪之間復(fù)雜的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，車輛內(nèi)部騰出許多寶貴空間。大客車的地板可以設(shè)計(jì)的很低，便于乘客上下車。乘用車內(nèi)部可以設(shè)計(jì)的更加舒適。裝甲車、坦克車、工程機(jī)械等車輛有更大的裝載空間。二是實(shí)現(xiàn)了對(duì)每個(gè)車輪獨(dú)立的動(dòng)力控制，大大提高了在野外環(huán)境和冰雪路面的運(yùn)動(dòng)性能。三是實(shí)現(xiàn)左右輪以相反的方向運(yùn)動(dòng)，配合以四輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)原地零半徑轉(zhuǎn)向，得到極佳的機(jī)動(dòng)性。

電動(dòng)輪早已在大型礦山自卸車（如100噸裝載量的自卸車）上得到應(yīng)用。在這種自卸車上，一個(gè)大功率的柴油機(jī)帶動(dòng)一個(gè)發(fā)電機(jī)發(fā)電，電能通過電纜輸送給電動(dòng)輪。但是，內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能經(jīng)過發(fā)電過程與電驅(qū)動(dòng)過程都要有所損耗，因此傳動(dòng)效率低于機(jī)械傳動(dòng)。自從純電驅(qū)動(dòng)汽車再度熱起來以后，電動(dòng)輪在普通道路車輛上的應(yīng)用再度受到了重視。在我國，比亞迪公司生產(chǎn)的K9大客車就是使用電動(dòng)輪成功的例子。電動(dòng)輪電動(dòng)汽車及插電式混合動(dòng)力汽車研發(fā)也納入國家科技項(xiàng)目中。上汽研發(fā)的一款純電動(dòng)乘用車，在前驅(qū)的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加后輪電驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了四驅(qū)的純電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。還有企業(yè)在前驅(qū)的混合動(dòng)力系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加后輪電驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)出全輪驅(qū)動(dòng)的混合動(dòng)力乘用車。預(yù)計(jì)這些帶有電動(dòng)輪的新車型不久就會(huì)出現(xiàn)在市場上。

當(dāng)然，將電機(jī)設(shè)計(jì)在車輪輪圈里還是有很多難題需要解決。首先，受輪圈空間與車輪轉(zhuǎn)速的限制，設(shè)計(jì)與輪轂一體的電機(jī)功率受限，不能滿足汽車動(dòng)力性的需要；其次，要想增加電機(jī)功率，就要加大電機(jī)尺寸，高轉(zhuǎn)速電機(jī)需要帶減速機(jī)構(gòu)，這些都會(huì)增加車輪部分的重量，這就需要加強(qiáng)底盤強(qiáng)度，同時(shí)還會(huì)造成車輛的舒適性變差；再次，車輪電機(jī)的工作條件很差，防水、防塵要求都很高。

鑒于上述難點(diǎn)，目前輪圈電機(jī)會(huì)先用于車速較低的大型車輛與工程機(jī)械上。對(duì)于乘用車，目前較為可行的電動(dòng)輪機(jī)構(gòu)是將電機(jī)含減速機(jī)構(gòu)安裝在車體上，通過傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)車輪，可以避免上述麻煩。

上周我去濰坊動(dòng)力公司訪問，看到他們將電動(dòng)輪技術(shù)應(yīng)用在串聯(lián)混合動(dòng)力履帶式推土機(jī)上，大大簡化了傳動(dòng)系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)輪之間有了儲(chǔ)能裝置，減少了發(fā)動(dòng)機(jī)功率的波動(dòng)，節(jié)省了燃油消耗。同時(shí)可以控制左右履帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)往相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使推土機(jī)靈活地原地零半徑轉(zhuǎn)向。這些讓我進(jìn)一步開闊了眼界，看到電動(dòng)輪的廣泛應(yīng)用前景。endprint