電動輪一未來的驅動方式

王秉剛

電動汽車有一種驅動方式令許多工程師感興趣，那就是電動輪。傳統的車輛驅動是將原動機的動力經過機械傳動傳送到車輪，其中一般要包括帶有若干前進擋與一個倒車擋的變速器，帶有一個固定速比的主減速器，還有使左右車輪保持良好差動關系的差速器。如果是全輪驅動的車輛，還要有保持車軸間差動關系的軸間差速器。這些傳動機構不僅需要占用車輛的許多重量與空間，還會使車輛的機動性與靈活性受到許多限制。

電動輪去除了那些笨重且繁瑣的機械傳動機構，電通過電纜由車載電源輸送給電動輪，每個驅動輪由一個電動機驅動，動力的分配、前進或倒退都由電子控制器控制。這樣的系統從根本上改變了傳統的車輛傳動方式，具有如下三個優點。

一是去除了原動機與車輪之間復雜的傳動機構，車輛內部騰出許多寶貴空間。大客車的地板可以設計的很低，便于乘客上下車。乘用車內部可以設計的更加舒適。裝甲車、坦克車、工程機械等車輛有更大的裝載空間。二是實現了對每個車輪獨立的動力控制，大大提高了在野外環境和冰雪路面的運動性能。三是實現左右輪以相反的方向運動，配合以四輪轉向機構，可以實現原地零半徑轉向，得到極佳的機動性。

電動輪早已在大型礦山自卸車（如100噸裝載量的自卸車）上得到應用。在這種自卸車上，一個大功率的柴油機帶動一個發電機發電，電能通過電纜輸送給電動輪。但是，內燃機產生的機械能經過發電過程與電驅動過程都要有所損耗，因此傳動效率低于機械傳動。自從純電驅動汽車再度熱起來以后，電動輪在普通道路車輛上的應用再度受到了重視。在我國，比亞迪公司生產的K9大客車就是使用電動輪成功的例子。電動輪電動汽車及插電式混合動力汽車研發也納入國家科技項目中。上汽研發的一款純電動乘用車，在前驅的電驅動系統基礎上，增加后輪電驅動，實現了四驅的純電驅動系統。還有企業在前驅的混合動力系統基礎上，增加后輪電驅動，設計出全輪驅動的混合動力乘用車。預計這些帶有電動輪的新車型不久就會出現在市場上。

當然，將電機設計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速的限制，設計與輪轂一體的電機功率受限，不能滿足汽車動力性的需要；其次，要想增加電機功率，就要加大電機尺寸，高轉速電機需要帶減速機構，這些都會增加車輪部分的重量，這就需要加強底盤強度，同時還會造成車輛的舒適性變差；再次，車輪電機的工作條件很差，防水、防塵要求都很高。

鑒于上述難點，目前輪圈電機會先用于車速較低的大型車輛與工程機械上。對于乘用車，目前較為可行的電動輪機構是將電機含減速機構安裝在車體上，通過傳動軸驅動車輪，可以避免上述麻煩。

上周我去濰坊動力公司訪問，看到他們將電動輪技術應用在串聯混合動力履帶式推土機上，大大簡化了傳動系統。發動機與電動輪之間有了儲能裝置，減少了發動機功率的波動，節省了燃油消耗。同時可以控制左右履帶驅動電機往相反方向轉動，使推土機靈活地原地零半徑轉向。這些讓我進一步開闊了眼界，看到電動輪的廣泛應用前景。endprint