金龍客車輪邊驅動系統組成及相關故障維護

陳忠清

摘 要：隨著人們對環境的重視，電動汽車近年來被國家大力的推崇。電動汽車的關鍵技術為動力蓄電池、驅動電機和電子控制技術等。金龍客車輪邊驅動系統采用分布式獨立懸架驅動系統，即可有效降低整車自重和能耗，并實現一級踏步、車內全平地板、大通道，車內空間類似于地鐵，也有效提升站立面積，提高運力彈性。為整機廠8～11米新能源全承載客車提供重量更輕、扭矩更大、過道更寬的電驅動方案。因此文章將主要對金龍客車輪邊驅動系統基本原理做介紹，同時對市場上相關故障的維護進行分析探討。

關鍵詞：輪邊驅動技術 基本原理 故障分析

驅動電機是工業的心臟，動力技術的進步是歷次工業革命的原動力！而驅動電機系統作為電動汽車三大重要組成部分，本文對于售后維修人員來說，很有必要進行相關知識進行學習和掌握，充分理解其工作原理，以進行更好的售后服務。

1 金龍客車輪邊驅動系統基本構造

典型特征為由左、右輪驅動電機代替了通常差速、變速器即驅動橋，力矩直接作用到了左、右驅動輪上。輪邊驅動機械總成為高速輪邊電機（上萬轉）加減速機組成，以實現小體積大扭矩的目的。輪邊驅動的電機及其控制器與其它純電、混動車輛的電機及其控制器工作原理一致。輪邊驅動的控制難點是實現驅動橋的轉速差速功能，所以其在控制策略和功能上與其它純電、混動車輛有許多不同之處。

1.1 金龍客車輪邊驅動系統組成的3種構型

驅動一輛全電動城市公交車的三種方法見圖1。

分布式輪邊電機+傳動裝置方案省去了差速器、半軸，傳動鏈縮短，傳動效率高，并使整車輕量化，有效降低能源消耗，電機體積小，中間通道寬，適合低地板布置。在輪轂電機未成熟之前，輪邊電驅動后橋是純電動汽車最佳的匹配選擇。

1.2 輪邊驅動基本構造

1.2.1 獨立懸架系統

四氣囊雙橫臂式，簧下質量低，舒適性、平順性、操穩性好。

1.2.2 輪邊電機

盤式電機，扭矩密度、功率密度高。輪邊雙電機驅動，動力輸出強勁。

1.2.3 減速箱

平行軸式減速箱，速比17.08，對電機輸出的動力進行減速增扭。

1.2.4 電機控制器

控制電機按照設定的速度、角度、方向、響應時間進行工作。

電子元件：加速踏板傳感器、制動踏板傳感器、霍爾式輪速傳感器、霍爾式方向盤轉角傳感器、側傾角傳感器、橫擺角速度傳感器、控制器硬件。

1.3 輪邊驅動工作原理

整車VCU根據駕駛員的駕駛意圖（加減速），計算當前總扭矩需求，并將總扭矩需求值傳遞給電子差速控制器，電子差速控制器再基于方向盤轉角傳感器、車身姿態傳感器信號以及路面附著系數大小對總扭矩在左右驅動電機上進行分配，左右電機控制器根據接收到的指令，將動力電池的電能轉化為驅動電機所需的電能，完成左右電機的動力輸出，保證整車的操穩性。（圖２）

1.4 輪邊電機工作模式

驅動模式：動力電池通過電機控制器給驅動電機提供能量，驅動電機直接驅動輪胎。

制動能量回收模式：滾動的輪胎帶動電機（再生發電）為動力電池充電（能量回收）。

2 金龍客車輪邊驅動系統實例應用

2.1 公交電驅動解決方案—四氣囊獨立懸架輪邊驅動系統

四氣囊獨立懸架輪邊驅動系統實現公交車一級踏步、全平車廂、前后開門結構，被主機廠與批量運行城市乘客稱為“地鐵巴士”。

2.2 金龍客車輪邊驅動系統的優勢

（1）獨立懸架比剛性橋更舒適。

（2）比傳統直驅系統）省去剛性橋、傳動軸，傳動效率提高5%。

（3）8.8米驅動系統減重超過700kg，10米驅動系統減重超過800kg，整車系統減重1.5噸左右，經濟效益更高。

2.3 金龍客車輪邊驅動系統實例應用

某城市200臺地鐵巴士使用1年后統計，車內客傷事故率下降70%左右，避免了臺階上跌落重傷、下車跌倒后遭碾壓等惡性事故的發生。（圖３）

低地板：方便老年人、兒童、殘疾人等弱勢群體上下車；

后開門：地鐵巴士避免了乘客上下車后遭后輪碾壓的風險；

四氣囊獨立懸架：車身更穩定，減少行駛中乘客跌倒的風險；

電子差速：解決驅動防滑，濕滑路面行駛更加穩定；

全平車廂：某公司每年送醫事故中70%與后部臺階有關。地鐵巴士避免了后部乘客從高處跌落的風險；

小車大運力：金龍客車8米車年事故率比10米車低43%，小車大運力可減小在城市中外部剮蹭風險。

3 金龍客車輪邊驅動系統相關故障維護

3.1 各部級維護施工作業

一級維護：

電驅系統：月度免維護/季度免維護；

驅動系統：月度檢查/季度檢查；

減速箱：月度檢查/季度檢查；

減速箱油封：月度檢查/季度檢查；

減速箱潤滑油：月度檢查/季度檢查；

電機、驅動系統、控制器、后橋輪轂：月度檢查/季度檢查；

二級維護：

電驅系統：半年免維護/全年免維護；

驅動系統：半年清潔、檢查、緊固/全年清潔、檢查、緊固；

減速箱：半年清潔、檢查、緊固/全年清潔、檢查、緊固；

減速箱油封：半年檢查/全年檢查（必要時更換）；

減速箱潤滑油：半年檢查/全年更換；

電機、驅動系統、控制器、后橋輪轂：半年清潔、檢查/全年清潔、檢查。

3.2 主要部件常規保養-減速箱換油周期

（1）首次換油在行駛5000千米或使用125小時后進行。

（2）潤滑油牌號：采用GL4 75W/90全合成油。

（3）后續保養換油應視車輛的使用情況來進行，即通常用于短途或長途的車輛，最多行駛60000千米或使用2500小時換油，但一年至少更換一次潤滑油。

（4）對長時間用于較高氣溫（+30C以上）條件下的車輛，最多行駛40000千米或使用1000小時，但一年至少更換一次潤滑油。

換油的過程中，在放油塞下面放置一個合適的容器，拆下注油塞和放油塞，排出齒輪油（溫度高時，更容易排出）等所有的油液放干凈后，裝上放油塞（必要時更換密封圈）。按規定油位加注新的齒輪油，如加注口位置不好操作可使用軟管進行加注，加注完裝上注油塞（必要時更換密封圈）裝油塞時注意首先用手輕松擰入，然后使用工具擰緊到規定力矩，嚴禁由于使用工具直接擰緊、擰緊力矩超過規定力矩造成油塞損壞。油塞擰緊力矩23N.m（內六角）。

注意：車輛行駛時，減速箱中的油溫升高，從而增加了箱內的壓力，該壓力經通氣塞不斷地消除，因此保持通氣塞清潔及暢通是十分重要的。通氣塞位于減速器前殼體上方，應經常檢查，清除雜物等。

3.3 簡易排查-維修安全性

維修電驅動系統流程：

（1）做好安全防護（絕緣手套，絕緣鞋等）；

（2）確認車輛外觀正常、無異味、異響；

（3）將整車下電，切斷低壓及高壓電路（先切斷低壓，再切斷高壓）；

（4）拔下車輛MSD（大電流斷電開關）維修開關；

（5）在懷疑車輛異常時觸碰金屬部分前應先用萬用表測量金屬電壓，確認電壓小于5V時再進行相關其他操作。

注意：拔下MSD維修開關后，如果有高壓電，代表電池包內部繼電器粘連，此情況需先維修電池包。

3.4 簡易排查-傳統常見故障分析

3.4.1 輪轂軸承滯澀制

主要原因：a輪轂軸承預緊力過大，b軸承缺乏潤滑或潤滑脂不正確，c軸承沾上灰塵。

處理方法：a調整預緊力，b加注潤滑脂或更換潤滑脂，c清洗并加注潤滑脂。

3.4.2 動力不足

主要原因：a制動氣室推桿行程調整不當b；制動摩擦片過熱或變質；c制動摩擦片貼合不當；d 制動鉗進水；e摩擦片和制動盤上有潤滑油脂。

對應處理方法：a調整行程；b更換摩擦片；c校正摩擦片貼合位置；d行駛過程中，輕輕踩下踏板，排干水；e清除油脂；更換摩擦片。

3.4.3 制動異響

主要原因：a摩擦片磨損完畢；b摩擦片表面硬化或變質；c制動盤不均勻磨損或安裝不牢；d輪轂軸承磨損；e制動盤變形。

對應處理方法：a更換摩擦片；b校正制動盤；c同時擰緊螺栓；d更換輪轂軸承；e更換制動盤。

3.5 簡易排查-電驅動系統常見故障

3.5.1 絕緣問題

主要原因：a三相線進水；b旋變線虛接/斷線；c旋變插頭插座退針，進水；d電機本體絕緣異常。

對應處理方法：a烘干處理，更換新格蘭頭，氣密性檢測；b解決虛接/斷點；c解決退針，更換旋變插座或插頭，氣密性檢測；d清理烘千三相線后，檢測三相線對電機殼體絕緣仍然很低，考慮更換電機。

3.5.2 減速箱異響

主要原因：a有規律的撞擊聲；b均勻的噪音。

對應處理方法：a及時檢查對應發生原因的部位，予以排除；及時拆檢清洗更換損壞的軸承或齒輪。b更換或添加新潤滑油。

3.5.3 電機控制器

主要原因：電機控制器本體故障。

對應處理方法：更換新電機控制器解決。

4 結語

以上是對金龍客車輪邊驅動系統組成及相關故障維護的探討，相信大家對金龍客車輪邊驅動系統有一定的認識，該系統在電動新能源領域的使用為整機廠8～11米新能源全承載客車提供重量更輕、扭矩更大、過道更寬的電驅動方案。即給廣大乘客帶來全新的體驗，也有效降低整車自重和能耗，并實現一級踏步、車內全平地板、大通道，車內空間類似于地鐵。同時希望通過本文盡可能的幫助廣大的車友及售后維修人員增加維修知識及經驗，充分理解其工作原理，以進行更好的售后服務及快速有效的解決廣大終端客戶的使用問題。

參考文獻：

[1]余志生.汽車理論-修訂本[M].北京：機械工業出版社，1990.

[2]裘玉平.汽車電氣設備維護與故障排除[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2019.

[3]于萬海.汽車電氣設備原理與檢修[M].北京：電子工業出版社，2005.

[4]謝明潔.電動汽車發展現狀及前景[J].中國科技信息，2013（22）：3.