电动轮汽车

生产发展的需要，首先在美国出现，它是在自卸汽车的 基础上，融汇了无轨电车的技术产生并发展起来的。无 轨电车是由架空接触网供电，电动轮汽车由安装在车 内的柴油发电机组供电。轮胎是电动轮汽车提高载重 量的关键。新型子午线轮胎的出现，使电动轮汽车的载 重量有了很大提高。这种轮胎的直径有3.78m，每个 轮胎可以承载72.6t，抗切割穿透性和耐热性能都有 所提高。大型电动轮汽车采用3轴8轮(前两个轴用于 转向，装配4轮，一个后轴装配另外4轮)，载重量提 高到290t，运行速度达到64 km/h。早期的电动轮汽 车是直流电动轮，用转场式直流牵引电动机驱动系统， 20世纪末的大型电动轮汽车中采用交流电动轮，应用 变频技术，控制感应式交流牵引电动机驱动系统。它的 特点是调速范围宽、驱动效率高、维修量少、可靠性高， 最适合于高速运行、大爬坡运输。 中国的电动轮汽车技术开发较晚，在70年代开始 研制电动轮汽车技术，并试制出68t的样机在白银有 色金属公司试运行。

1987年，湘潭电机厂与美国伟布 科(WabCo)公司合作生产了载重量为154t的电动轮 汽车，以后又与美国VME公司合作生产了载重量为 172t的电动轮汽车。这些产品在年产原煤1580万t 的平朔、安太堡煤矿和年产铜矿石220。万t的德兴铜 矿使用。 构成电动轮汽车由机械、制动和电气三大部分 组成。

(l)机械部分：由车架、电动轮、车厢、油压转向、 后卸升降系统和驾驶室等组合而成。车架通过压力可 调的油气悬架和电动轮轴相连接，使汽车行走平稳;电 动轮由牵引电动机、轮毅、制动器和轮缘减速器等组 成，轮缘减速器用于转弯时调整内、外侧车轮速度。

(2)制动系统：包括油压制动和电气制动。油压制 动是利用压缩空气通过气一油压力转换器转换成高压 油对汽车进行制动，能使汽车可靠地停在坡度为18% 的坡道上，电气制动采用能耗制动。

(3)电气部分：由电气传动装置和电气控制与保护 装置组成。电气传动装置由安装在车架上的柴油发电 机组供电。发电机有主发电机和辅助发电机。主发电机 的一端和柴油机祸合，另一端连接辅助发电机。

电动轮是指将电机和车轮集成为一体的驱动轮，可以实现电动汽车的车轮独立驱动。由于采用轮毅电机直接驱动车轮，动力控制由硬连接改为软连接形式，通过线控技术实现各电动轮从零到最大速度的无级变速和各电动轮间的差速要求，从而可以省略传统汽车所需的的离合器、变速器、传动轴和机械差速器等，使驱动系统和整车结构简化，增大了有效可利用空间，降低了整车重量，缩短了传动链，提高了传动效率。每个车轮可以单独控制，便于实现性能更佳的、成本更低的牵引力控制系统（TCS )、防抱死制动系统（ABS）及动力学控制系统(VDC)，容易实现汽车底盘系统的电子化、主动化，能极大地改善车辆的驱动性能和行驶性能。 ^[1]

电动轮汽车

牵引运行时，电动轮汽车的原动力来 自车上的内燃机(大功率柴油机)，柴油机直接驱动一 台牵引发电机，将机械能转变成电能，通过电力电缆将 电力输送给牵引电动机(也称电动轮电机)，它又将电 能转变成机械能，经轮边行星减速装置，将机械动力传 递给主动车轮，驱动车辆运行。车辆的前进和后退是通 过改变电动轮电机的磁场电流方向来实现的。 车辆在运行过程中，可以进行动力制动，即无摩擦的电制动方式;此时，电动轮电机处于发电机运行状 态，将车辆运行的惯性能转变成电能，通过动力制动电 阻栅，以热能的形式耗散在大气中。这时，电动轮电机 产生的电动力矩阻碍车辆运行，从而起到减速制动的作用。

电动轮自卸汽车的结构特点是采用电传动系统，既没有复杂的机械变速机构和笨重的传动轴，也不需要后轴的伞齿轮传动装置、半轴和差速器， 使汽车结构大大简化，提高了传动效率和工作的可靠性，电传动系统改善了柴油机的工作状况。使其功率能 与牵引发电机相匹配而得到充分的利用，从而提高了 车辆的牵引性能。并可无级变速、无摩擦电制动和自动 电动差速。电力传动系统它是车辆的动力传递系统，由牵 引发电机、主整流器、电动轮总成、动力制动电阻栅、主 电控箱等组成。 牵引发电机是电传动系统的主要环节，它与柴油机组成柴油一发电机组，将柴油机提供的机械能以电能 的形式传递给电动轮电机。 ^[2]

电动汽车四轮独立驱动系统是利用四个独立控制的电动机分别驱动 汽车的四个车轮，车轮之间没有机械传动环节。其电动机与车轮之间可以是轴式联接也可以将电动机嵌入车轮成为轮式电机，车轮一般带有轮边减速器。这种驱动系统与传统汽车驱动系统相比有以下特点：

1、传动系统得到减化，整车质量大大减轻。由电动机直接驱动车 轮甚至两者集成为一体。这样省掉了离合器、变速器及传动轴等传动环节，传动效率得到提高，也更便于实现机电一体化。传动系质量在汽车整车质量中占有很大比重，机械传动系的消失，使汽车很好的实现了轻量化目标。另外，由于动力传动的中间环节减少，传动系的振动及噪声得到改善。甚至在采用纯电力驱动时，可实现无声行驶。这是美国海军的"RST-V"侦察车及其新一代军用"悍马"汽车采用四轮独立驱动技术的重要原因。

2、与传统汽车相比，四轮独立驱动系统可通过电动机来完成驱动 力的控制而不需要其他附件，容易实现性能更好的、成本更低的牵引力控制系统（TCS）、防抱死制动系统（ABS）及动力学控制系统（VDC）。传统汽车的TCS与ABS系统均须对发动机与制动系进行联合控制才能达到较好性能，由于机械系统的响应较慢，且受制动器，液压管路及电磁阀的延迟等因素影响，传统内燃机汽车的ABS系统与TCS系统的实际时间延迟达50～100ms。限制了TCS系统与ABS系统的性能提高，而且增加能耗。与内燃机相比，无论在加速还是减速，电动机转矩响应都非常快且容易获得其准确值，这对TCS、ABS、VDC系统来说是非常重要的。因此电动机作为ABS、TCS及VDC系统的执行器是非常理想的。

3、对各车轮采用制动能量回收系统，则可大大提高汽车能量利用 效率，且与采用单电动机驱动的电动汽车相比，其能量回收效率也获得显著增加。这对提高电动汽车续驶里程是很重要的。

4、实现汽车底盘系统的电子化、主动化。现代汽车驱动系统布置分为前驱动、后驱动或全驱动。这两种驱动型式各有优缺点，而且对汽车行驶工况的适应性也不同。如前驱动轿车在高速转向时稳定性好，但在加速时或爬坡时，动力性受载荷转移的影响较大，而后驱动在这方面的性能优于前驱动车，而全轮驱动车的成本较高。汽车采用四轮独立驱动技术后，汽车采用前驱动、后驱动或全轮驱动可根据汽车行驶工况由控制器进行实时控制与转换。且各车轮的驱动力可根据汽车行驶状态进行实时控制，真正实现汽车的"电子主动底盘"。