電動車的驅動模式和發展趨勢

胡凱　黃東方　王變變

摘 要：現如今，市場面上大多數的電動車都是適用單電機集中式的驅動模式，但是經過相關學者和技術人員研究表示輪轂電機驅動模式能夠有效地減少驅動電動機到驅動車輪之間的傳動距離，而且這種模式下的所有驅動電動機都能夠獨立控制自身的轉速，所展現的靈活性相對比其他驅動模式要更好，操控性也相對較強。本文通過研究當前電動車所適用的驅動模式，并討論出當前電動車驅動的發展趨勢。

關鍵詞：電動車 驅動模式 發展趨勢

The Driving Mode and Development Trend of Electric Vehicles

Hu Kai Huang Dongfang Wang Bianbian

Abstract：Nowadays， most electric vehicles on the market are suitable for single-motor centralized drive mode， but research by related scholars and technicians shows that the in-wheel motor drive mode can effectively reduce the transmission between the drive motor and the drive wheel distance， and all drive motors in this mode can independently control their own speed. The flexibility demonstrated is better than other drive modes， and the controllability is relatively strong. This paper studies the current driving modes applicable to electric vehicles and discusses the current development trend of electric vehicle driving.

Key words：electric vehicle， drive mode， development trend

1 前言

電動車相對比傳統的汽車，其優勢非常明顯，包括：能量轉換效率較高、車身噪音小、更加環保、離合器可以省去、結構比較簡單、保養更加便捷等。在現如今都在追求環保，深入探究新能源的背景下，各大汽車生產商都在紛紛出巨資打造自主品牌的電動車，這對于電動車的發展提供了前所未有的機會。電動車正在成為今后汽車產業發展的方向，而驅動電機作為電動車中重要的組成部分，所產生的性能直接影響著電動車的內在動力，而汽車的驅動電機與一般的工業電機有著明顯的區別，特別是一般轎車所使用的電動驅動被汽車自身尺寸的影響較大，而且還要同時滿足汽車復雜的結構情況持續運行。基于此，電動車不但要求驅動電機具有較高水平的效率和質量，還要有更具性價比的成本、尺寸和功率也要匹配，還要極大地滿足汽車上路過程中的不斷起動，頻繁加減速的需求，這就需要找到適合電動車的驅動模式。

2 電動車的驅動模式

2.1 單電機集中式驅動模式

單電機集中式驅動模式非常類似于傳統汽車的驅動模式，其中唯一的改變就是將電動機替代了燃油車的內燃機，電動機所產生的動力通過電動車中的多種部件一步步地傳遞到驅動輪上，從而才能起到驅動汽車持續行駛的能力。單電機集中式驅動模式更多的是在傳統汽車驅動上進行了較小的修改，制造技術成熟度較高一些，改動程度相對較少，因此設計成本也更少一些。但是其缺點也相當明顯，由于單電機集中式驅動模式所適用的汽車底盤結構極其復雜，很多零部件的堆積導致電動車空間非常狹小，傳動效率持續下降。當前很多國產的電動車都在適用于單電機集中式驅動模式，包括：北汽、比亞迪、江淮等品牌，而且單電機集中驅動模式也是電動汽車當前適用的主要驅動模式。

2.2 多電機分布式驅動模式

多電機分布式驅動是將較多的電機內置在車輪或者輪轂中，這樣每一個電機所產生的動力都可以一一傳遞給驅動車輪，有效地減少傳動距離。多電機分布式驅動可以根據電機的位置和傳動方式分成以下兩種模式：即輪邊電機驅動模式和輪轂電機驅動模式。

2.2.1 輪邊電機驅動

輪邊電機驅動模式通常是把驅動電機安置在副車架驅動輪附近，驅動電機利用減速器所產生的減速效果利用半軸來驅動所適配的車輪。輪邊電機驅動模式能夠獨立控制并調節所有電機的轉動速度，并且利用電子差速器達到左右半軸對差速進行有效控制的效果。

2.2.2 輪轂電機驅動

輪轂電機驅動模式是把兩個、四個或者更多電機全部裝在輪轂中，對電動車的車輪直接進行驅動。輪轂電機驅動的模式取消了多個傳統汽車的部件，包括離合器、變速器以及差速器等，極大地簡化了汽車底盤所蘊藏的傳動結構，對于傳動效率有著巨大的提升，整車質量也得到了保證，車身布置也顯得更加合理，真正實現了汽車底盤的全面自動化控制系統，讓電動車的操控性能得到更好的展現，靈活度也相對更高。

輪轂電動驅動模式基于減速機構的存在分為兩種驅動模式，即：直接驅動模式和減速驅動模式，具體如下：

（1）直接驅動模式

直接驅動模式所是利用電機外輪子與輪轂機械進行有效地連接，從而使得電動機轉速與車輪的轉速相匹配，除去減速機構讓驅動結構顯得更加緊湊，也因此提高了傳動效率。其中，車輪轉速和車速的控制更多地來自于驅動電動機產生的轉速控制能力，因為這種模式下不會利用減速結構運行減速增扭，一般情況下要將驅動電動機作為低速大轉矩電動機使用。直接驅動模式所采用的低速內定子外轉子電動機結構顯得非常簡潔，完全不用匹配齒輪變速的傳動機構，因此當前的應用顯得非常廣泛。但是其缺點也相對明顯，其體積和質量相對較大、制作成本相對較高。直接驅動模式在汽車進行起步和爬坡等需要大負荷運載的工作時需要較大的電流，對于電池的損耗非常顯著，因此，為了能夠保障起步轉矩滿足更高的動力，對于電動機有著非常高的要求，通常情況下會使用低速內定子外轉子永磁同步電機。

（2）減速驅動模式

減速驅動模式是將減速裝置裝在了電動機和車輪之間的位置，起到了減速增矩的重要作用，其中減速裝置通常使用具有高減速比功能的行星齒輪機構。電動機一般會使用高速內轉子永磁同步電機，并將其裝在車輪內部，輪轂電動機就會因此形成，其轉子起到一個輸出軸的作用，與具有固定減速比的行星齒輪變速器的太陽輪緊密地聯系在一起，車輪輪轂一般也會與其齒圈所聯系，為車輪提供的減速比也會相對較大，輸出轉矩也會因此得以擴大，這讓電機輸出動機得到減速增矩效果之后驅動輪轂讓汽車能夠更加穩定地行駛，持續減少驅動電動機傳遞到驅動輪所產生的距離。高速內轉子永磁同步電機自身的體積和質量都相對較小，但是高轉速運轉時的功率要高很多，并且減速增矩之后提高了汽車的爬坡性能，讓汽車在低速運行時產生更加穩定的轉矩性能，但是其也具有一定的缺陷，整個結構比較復雜，非簧載的質量有所加重，因此不利于電動車在操縱時所具備的穩定性效果。

3 電動車驅動模式的發展趨勢

首先，采用輪轂電機驅動模式能夠極大地減少驅動電動機到驅動車輪過程中的路徑，不但可以簡約空間，而且有助于優化電動車的整體布局，對于車輪動態響應控制性能的提升也有著極大的幫助作用。通過輪轂電動驅動的模式適用在每一臺驅動電動機中都可以實現轉速的獨立調節功能，車輪電子差速控制也會得以實現，這樣可以減去機械差速器的成本，還可以增強汽車轉彎時高質量的可操控性。利用輪轂電機驅動的模式可以使得減速驅動的電機能夠在較高地轉速下正常運轉，功率和效率都相對較高，并且體積較小，質量相對較輕，利用減速結構進行增矩過后，通過加大轉矩地輸出，提高了車體的爬坡性，讓汽車增加低速運行中的穩定性。

其次，利用輪轂電動驅動的模式電動車的零部件潤滑程度較差，齒輪會以平時幾倍的速度出現磨損情況，壽命就會因此縮短很多。輪轂電機驅動模式的作用下電動車的零部件散熱性能較差，因此會出現較大的噪音。在需要起步、爬坡或者遇到強風時電機就需要大電流的支持，電池的損壞率就會提高，而電流過載后效率就會不斷下降。

第三，現如今我國相繼成立了多個新能源汽車公司，對于輪邊電機都進行了不同程度的研發，但是輪轂電機相對比輪邊電機的研發難度更高。因為安裝了輪轂電機的電動車比安裝輪邊電機的電動車更加靈活和自如。因此不論是燃料電動汽車、純電動汽車還是增城電動汽車，輪轂電機都是一個最佳的驅動模式選擇，甚至是混動車型使用輪轂電機也會提升整車的性能。

綜上所述，輪轂電動機分散驅動模式理應是未來電動車驅動模式的主要發展趨勢。

4 結論

通過本文介紹的各種不同的電動車驅動模式可以發現，輪轂電機驅動模式所適用的車型相對緊湊，但是其車身空間有著較高的利用率，并且操控性和穩定性全面領先于其他驅動模式，同時在安全性和成本控制方面也是行業領先水平，這也代表著當前電動車電機有著小型化、高效率、高可靠性的發展趨勢。雖然當前輪轂電機驅動模式仍然有著很多缺陷，技術水平相對不足，但是依然是未來電動汽車選擇驅動模式的主要選擇。

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