電動輪汽車

生產發展的需要，首先在美國出現，它是在自卸汽車的 基礎上，融匯了無軌電車的技術產生並發展起來的。無 軌電車是由架空接觸網供電，電動輪汽車由安裝在車 內的柴油發電機組供電。輪胎是電動輪汽車提高載重 量的關鍵。新型子午線輪胎的出現，使電動輪汽車的載 重量有了很大提高。這種輪胎的直徑有3.78m，每個 輪胎可以承載72.6t，抗切割穿透性和耐熱性能都有 所提高。大型電動輪汽車採用3軸8輪(前兩個軸用於 轉向，裝配4輪，一個后軸裝配另外4輪)，載重量提 高到290t，運行速度達到64 km/h。早期的電動輪汽 車是直流電動輪，用轉場式直流牽引電動機驅動系統， 20世紀末的大型電動輪汽車中採用交流電動輪，應用 變頻技術，控制感應式交流牽引電動機驅動系統。它的 特點是調速範圍寬、驅動效率高、維修量少、可靠性高，最適合於高速運行、大爬坡運輸。中國的電動輪汽車技術開發較晚，在70年代開始 研製電動輪汽車技術，並試製出68t的樣機在白銀有 色金屬公司試運行。

1987年，湘潭電機廠與美國偉布 科(WabCo)公司合作生產了載重量為154t的電動輪 汽車，以後又與美國VME公司合作生產了載重量為 172t的電動輪汽車。這些產品在年產原煤1580萬t 的平朔、安太堡煤礦和年產銅礦石220。萬t的德興銅 礦使用。構成電動輪汽車由機械、制動和電氣三大部分 組成。

(l)機械部分：由車架、電動輪、車廂、油壓轉向、后卸升降系統和駕駛室等組合而成。車架通過壓力可 調的油氣懸架和電動輪軸相連接，使汽車行走平穩；電 動輪由牽引電動機、輪毅、制動器和輪緣減速器等組 成，輪緣減速器用於轉彎時調整內、外側車輪速度。

(2)制動系統：包括油壓制動和電氣制動。油壓制 動是利用壓縮空氣通過氣一油壓力轉換器轉換成高壓 油對汽車進行制動，能使汽車可靠地停在坡度為18% 的坡道上，電氣制動採用能耗制動。

(3)電氣部分：由電氣傳動裝置和電氣控制與保護 裝置組成。電氣傳動裝置由安裝在車架上的柴油發電 機組供電。發電機有主發電機和輔助發電機。主發電機 的一端和柴油機禍合，另一端連接輔助發電機。

電動輪是指將電機和車輪集成為一體的驅動輪，可以實現電動汽車的車輪獨立驅動。由於採用輪毅電機直接驅動車輪，動力控制由硬連接改為軟連接形式，通過線控技術實現各電動輪從零到最大速度的無級變速和各電動輪間的差速要求，從而可以省略傳統汽車所需的的離合器、變速器、傳動軸和機械差速器等，使驅動系統和整車結構簡化，增大了有效可利用空間，降低了整車重量，縮短了傳動鏈，提高了傳動效率。每個車輪可以單獨控制，便於實現性能更佳的、成本更低的牽引力控制系統（TCS )、防抱死制動系統（ABS）及動力學控制系統(VDC)，容易實現汽車底盤系統的電子化、主動化，能極大地改善車輛的驅動性能和行駛性能。

牽引運行時，電動輪汽車的原動力來 自車上的內燃機(大功率柴油機)，柴油機直接驅動一 台牽引發電機，將機械能轉變成電能，通過電力電纜將 電力輸送給牽引電動機(也稱電動輪電機)，它又將電 能轉變成機械能，經輪邊行星減速裝置，將機械動力傳 遞給主動車輪，驅動車輛運行。車輛的前進和後退是通 過改變電動輪電機的磁場電流方向來實現的。車輛在運行過程中，可以進行動力制動，即無摩擦的電制動方式；此時，電動輪電機處於發電機運行狀 態，將車輛運行的慣性能轉變成電能，通過動力制動電 阻柵，以熱能的形式耗散在大氣中。這時，電動輪電機 產生的電動力矩阻礙車輛運行，從而起到減速制動的作用。

電動輪自卸汽車的結構特點是採用電傳動系統，既沒有複雜的機械變速機構和笨重的傳動軸，也不需要后軸的傘齒輪傳動裝置、半軸和差速器，使汽車結構大大簡化，提高了傳動效率和工作的可靠性，電傳動系統改善了柴油機的工作狀況。使其功率能 與牽引發電機相匹配而得到充分的利用，從而提高了 車輛的牽引性能。並可無級變速、無摩擦電制動和自動 電動差速。電力傳動系統它是車輛的動力傳遞系統，由牽 引發電機、主整流器、電動輪總成、動力制動電阻柵、主 電控箱等組成。牽引發電機是電傳動系統的主要環節，它與柴油機組成柴油一發電機組，將柴油機提供的機械能以電能 的形式傳遞給電動輪電機。

電動汽車四輪獨立驅動系統是利用四個獨立控制的電動機分別驅動 汽車的四個車輪，車輪之間沒有機械傳動環節。其電動機與車輪之間可以是軸式聯接也可以將電動機嵌入車輪成為輪式電機，車輪一般帶有輪邊減速器。這種驅動系統與傳統汽車驅動系統相比有以下特點：

1、傳動系統得到減化，整車質量大大減輕。由電動機直接驅動車 輪甚至兩者集成為一體。這樣省掉了離合器、變速器及傳動軸等傳動環節，傳動效率得到提高，也更便於實現機電一體化。傳動系質量在汽車整車質量中佔有很大比重，機械傳動系的消失，使汽車很好的實現了輕量化目標。另外，由於動力傳動的中間環節減少，傳動系的振動及雜訊得到改善。甚至在採用純電力驅動時，可實現無聲行駛。這是美國海軍的"RST-V"偵察車及其新一代軍用"悍馬"汽車採用四輪獨立驅動技術的重要原因。

2、與傳統汽車相比，四輪獨立驅動系統可通過電動機來完成驅動 力的控制而不需要其他附件，容易實現性能更好的、成本更低的牽引力控制系統（TCS）、防抱死制動系統（ABS）及動力學控制系統（VDC）。傳統汽車的TCS與ABS系統均須對發動機與制動系進行聯合控制才能達到較好性能，由於機械系統的響應較慢，且受制動器，液壓管路及電磁閥的延遲等因素影響，傳統內燃機汽車的ABS系統與TCS系統的實際時間延遲達50～100ms。限制了TCS系統與ABS系統的性能提高，而且增加能耗。與內燃機相比，無論在加速還是減速，電動機轉矩響應都非常快且容易獲得其準確值，這對TCS、ABS、VDC系統來說是非常重要的。因此電動機作為ABS、TCS及VDC系統的執行器是非常理想的。

3、對各車輪採用制動能量回收系統，則可大大提高汽車能量利用 效率，且與採用單電動機驅動的電動汽車相比，其能量回收效率也獲得顯著增加。這對提高電動汽車續駛里程是很重要的。

4、實現汽車底盤系統的電子化、主動化。現代汽車驅動系統布置分為前驅動、后驅動或全驅動。這兩種驅動型式各有優缺點，而且對汽車行駛工況的適應性也不同。如前驅動轎車在高速轉向時穩定性好，但在加速時或爬坡時，動力性受載荷轉移的影響較大，而後驅動在這方面的性能優於前驅動車，而全輪驅動車的成本較高。汽車採用四輪獨立驅動技術后，汽車採用前驅動、后驅動或全輪驅動可根據汽車行駛工況由控制器進行實時控制與轉換。且各車輪的驅動力可根據汽車行駛狀態進行實時控制，真正實現汽車的"電子主動底盤"。