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电动注车电驱动系统结构方案分一析口范健文口吴彤峰口金国栋摘要:对电动汽车的关健系统之一—电驱动系统的各种结构形式进行了分析和评述,并对电动汽车电驱动系统的结构方案设计提出了一些建议。关键词:电动汽车电驱动系统结构方案中图分类号刃469.72文献标识码:A文章编号:1000一4998(2o03)l1一0038一03电驱动系统对电动汽车的机械效率、整车结构布置、行驶性能等有重要的影响,其方案布置灵活多样,不同形式的电驱动系统组成不同形式的电动汽车。通常按电机轴的布置方式有以下几类的电驱动系统形式〔‘川:¹电机轴与驱动轴相互垂直的电驱动系统;º电机轴与驱动轴相互平行的电驱动系统;»电机轴与驱动轴组成整体驱动桥式的电驱动系统;¼电动轮式的电驱动系统。皿电机轴与驱动轴相互垂直的电驱动系统结构方案系统典型的布置方案如图1(a)L‘’所示,该形式利于轴荷的合理分配,车辆操纵稳定性和行驶平顺性较好,在早期电动汽车和电动汽车改装设计中应用广泛,适于小转矩、控制简单的驱动电机,具有设计周期短、成本低的优点。其设计的主要任务是研制电气单元技术装备,对小批量生产和改装设计较经济。变速机构可采用两档行星齿轮变速器或自动变速器,若采用固定速比减速器,可减少机械传动装置的质量和体积,但电机难以获得理想的转矩特性。该系统零部件较多,传动效率低,总体质量大,不能满足现代电动汽车性能要求,已逐渐被别的形式取代。国电机轴与驱动轴相互平行的电驱动系统结构方案图1(b)川所示为系统的布置方案,该方案利于电动汽车各总成系统的布置,整车结构紧凑,车辆操纵稳定性高,多应用在中级及中级以下的轿车上【3,。图2‘4,为其典型的结构示意图,电机轴与驱动轴平行布置,两者间布置一齿轮减速机构,若采用固定速比减速器,去除了离合结构,可充分发挥电机的调速特性,简画2。。。/11化系统结构,使其结构紧凑,布置灵活,能更好地适应现有汽车底盘的尺寸和布置。其主要缺点是要求有中间齿轮减速机构,系统传动效率不高,同时要求电机的调速范围宽,具有良好的启动特性。由于齿轮和轴承元件采用脂润滑方式,须保证电机轴承在高速和大负载下的工作可靠性。在特殊工况时,由于电机输出小齿轮侧的轴承和减速齿轮轴承同时承受着电机输出转矩和齿轮轴向分力的作用,因此设计中要求轴承具有足够的硬度。良好的润滑条丫丫一丁丁‘‘二二弓(一‘JJJ寡寡扮丫丫、、身身儿儿若若军军军可丫丫色色一护出出出台〕_山山犷犷犷工工福福福尊扮丫丫身身身身身若若军军军〔彭时才才色色一护出出出惠较较机械制造;1卷第471期(裁透歹。。。。。二*,轮‘___\\\\\\\\\\\\\\\\\干勺JJ户门.,、.月一刁乙n吞、、2厂~、、岁岁岁一:::::::::::::\/、叼”曰.、了、车车减减速器电机轴承电机转子减速一差速机构转子电机空心轴定位轴承_从门传!r)笙再;;;俗杏断军鹜{匀!{曝{又--------------八八八一{份一--一一一-一一}}11}}l[1、望【月】速速一一一-—}一}.兰七之七生}吸叮】小、T/机机一一一一\山之争一构构构构构构‘‘‘图2壑愁黔迄翌塑)坦翼声▲图3黔缨碧鲤磐马区动▲图4直接驱动式电动A图5带轮边减速器电动轮电电电电电驱动系统结构示意图系统结构示意图一’暴端票藻攀酱一因“蕴篡像鹭攀篇漂警崔吧吧件和洁净的工作环境。日电机轴与驱动轴组成整体驱动桥式的电驱动系统结构方案随着电动汽车整体设计技术提高,要求依照电动汽车自身特性和总体设计要求,对驱动系统进行机电一体化设计,图1(c)川为将驱动电机与减速一差速器机构集成为一整体构成的整体驱动桥式电驱动系统的布置方案,图314,为系统的结构示意图。电机输出轴为空心轴,一根半轴安装在空心轴内,两端分别与半轴齿轮内花键和驱动轮轮毅连接。系统采用固定速比行星齿轮机构,可减轻转子轴承和减速齿轮轴承的载荷;减速一差速机构用油润滑方式(油俗和飞溅润滑方式),电机轴承用脂润滑方式;设置一冷却系统对润滑系统进行冷却,由温度传感器监控系统温度,也可通过润滑系统循环油路的布置设计对电机轴承进行润滑,替代其脂润滑方式。电机采用液体冷却系统,通过优化设计,系统可布置在整体驱动桥两侧,同时对减速一差速机构进行部分冷却。该方案改善了上述电机轴与驱动轴相互平行的整体驱动桥方案的缺点,具有结构紧凑、传动效率高等优点,在小型电动汽车上得到普遍应用。但电机功率通过空心轴输出,在设计中应对电机输出轴直径进行合理的优化,保证零件有足够的强度和刚度,另外由于定位轴承外圈工作中随着电机转子高速旋转,必须保证其在工作中有良好的润滑和可靠的密封14’。图l(d)川是一双电机驱动桥式电驱动系统的布置方案。电机通过固定速比减速器分别驱动两侧驱动车轮,通过电子差速方式独立控制两侧驱动车轮转速,提高了系统的传动效率。采用双电机比相同功率的单电机的外形尺寸更小,系统结构更紧凑,簧载质量小,系统可布置在车身底板下,利于整车的结构布置设计,但要求电机转速及转矩范围宽,对电机性能及控制策略要求高,系统结构也更复杂。进叔睦7机械制造41卷第471期日,电动轮式的电驱动系统结构方案电动轮式电驱动系统有直接驱动式电动轮和带轮边减速器电动轮两种基本形式。图1(e)ls]为直接驱动式电动轮电驱动系统结构布置方案,电动轮与车轮组成一个完整部件总成,采用电子差速方式,电机布置在车轮内部,直接驱动车轮带动汽车行驶。图4〔4,为系统结构示意图,系统传动效率高,结构紧凑,既利于整车结构布置和车身设计,也便于改型设计;电机可采用永磁交流向步电机和开关磁阻电机,车辆总质量轻,离地间隙大,通过性好。但由于电机工作产生一定的冲击和振动,要求车轮轮辆和车轮支承必须坚固、可靠,同时由于非簧载质量大,要保证车辆的舒适性,要求对悬架系统弹性元件和阻尼元件进行优化设计,电机输出转矩和功率也受到车轮尺寸的限制,系统成本高。带轮边减速器电动轮电驱动系统能适合现代高性能电动汽车的运行要求,其布置方案见图1(r)16],系统具有直接驱动式电动轮电驱动系统的优点。图5【4’为系统的结构示意图,电机输出轴通过行星齿轮减速机构与车松驱动轴连接,使电机轴承不直接承受车轮与路面的载荷作用,改善了轴承的工作条件;采用固定速比行星齿轮减速器,使系统具有较大的调速范围和输出转矩,充分发挥驱动电机的调速特性,克服了电机输出转矩和功率受到车轮尺寸影响的问题。设计中主要应考虑解决齿轮的工作噪声和润滑问题,其非簧载质量也比直接驱动式电动轮电驱动系统的大,对电机及系统内部的结构方案设计要求更高。日结束语电动汽车电驱动系统设计涉及到机械、电子、控制等诸方面知识,在原有的汽车底盘和总成布置上进行系统设计,具有设计周期短、造价低的优点,但整车性能受原车结构影响较大,无法满足现代高性能电动汽车对系统的性能要求。为此,应从电动汽车本身特点出2003/11回‘一_.一、二_~._一、二‘.~_二、一_..一.-.、.,.‘,‘*数控_机床那工刀补几与一箱_度径制狡不研兄口李尚政口一刘宏口陈东生在数控机床加工过程中,工件的精度不仅与机床和控制程序有关,更受加工土艺与精度控制方法的影响。工艺因素包括刀具磨损、让刀、工件变形、测量误差等。这些因素是工艺技术人员所熟知和重视的,在一般情况下解决得比较好。在实际生产中,更缺乏理论的指导和系统的数控机床加工精度控制方法,而这确是对提高加工精度具有事半功倍的地方。本文拟通过实例,引人利用刀补控制加工精度的理论与方法。皿数控机床加工刀具补偿(1)数控机床加工刀具半径补偿用数控机床加工刀具切削工件的轮廓时,刀具中心的运动轨迹并不是加工工件的卖际轮廓。加工内轮廓时,刀具中心要向工件的内侧偏移一个距离;而加工外轮廓时,同样刀具中心也要向工件的外侧偏移。这个偏移,就是所谓的刀具半径补偿。现在的数控机床几乎都已具备了刀具半径自动补偿的功能。刀具半径补偿功能的作用是要求数控系统根据程序中的工件轮廓和刀具半径补偿值,自动计算出刀具中心轨迹。150标准中规定:刀具中心轨迹在工件轮廓轨迹的左边时,称为左刀补,用G41表示;反之称为右刀补,用G42表示。随着电勺.目.....甲..叫.....晌,.....叭‘内_*中国工程物理研究院基金资助项目(编号:200120302)cNC技术的发展,数控系统多采用直接求出刀具中心轨迹交点的方法,称为c机能刀具半径补偿法。编程时可以不考虑刀具的半径,直接按图纸所给尺寸编程,实际加工时输入刀具的半径值即可,大大简化了程序的编制。令令幸井丰荞刁刁,,卜,,,勺勺hhhhh理论状态:轮廓半径R,轮廓圆心车刀圆心M实际状态:轮廓半径R’,轮廓圆心r’,车刀圆心M‘O,切削点P,车刀半径:,口,,切削点尸,,车刀半径人图l刀具半径误差与曲面轮廓度的关系发,充分考虑车辆本身整体性能和运行特性要求,来用现代设计技术进行系统设计,使系统结构布置更紧凑,传动效率更高,增加电动汽车的持续行驶里程。参考文献1陈清泉,孙逢春,祝嘉光.现代电动汽车技术[M]北京理工大学出版社,20022宋慧,胡弊.电动汽车的现状和发展(vi)「Jl.汽车电器,2000,(6):42一463张洪欣.汽车设计【M].北京:机械工业出版社,19994D.Message,SamuelGallion.EVdrives:meehatroniesehallengesanddesi邵t,ndan脚515[M}.Evs一lseD,Be击n,20025Bra垃slavHredzak,PhiliPS.M.Chin.Desi邵ofEleetronieDi卜ferentialandSlidingModeControllerforaDiree一EleetricVe-hicl。wheelDriveIM].Evs一16CD,Beijing,19996KatsuhikoKalniva,Junichiokuse,Ka乞ufil由iooishi,Takes拉Koama,Junkondou,KUnihitoTggashi,YukihiroMinezawa,satoruTanaka.Developmontofln一WheelMotorsystemforMicroEV:汇M1.EVS一18CD,Berhn.2001(编辑座功成)第一、二作者单位:广西工学院邮政编码:柳州·545006第三作者单位:华中科技大学收稿日期:2003年6月囚2003/“机械制造41卷第471期{翻脂