摘要:电动ATV驱动电机的布置有多种方式,目前主要有:电机一驱动桥组合式、电机一驱动桥一体式和轮毅电机驱动式3种布置形式。轮毅电机布置形式优点最为明显,但具体到ATV这种车型,至少需要2个电机,成本较高;另外,轮毅电机系统对同步性和协调控制要求较高,而我国目前生产这种大功率轮毅电机的技术还不够成熟,因此,对ATV这种四轮车型,推荐选择电机一驱动桥组合式布置形式。
ATV车辆可自由穿梭在最艰难行走的沙滩或泥泞路,凭借着宽大的4个OFF-ROAD越野低压车胎,加上四轮独立悬架系统与四轮驱动,载人、载物,甚至野地救援等,ATV车均功不可没,这种体积小巧,越野性能强,机动性能高的四轮机车在某些时候甚至比性能强悍的SUV四轮越野汽车更具机动性能,被广泛应用于农业、畜牧业、林业、狩猎、景观美化、经营牧场、探险、工业、建筑及军事等方面。近年来,电动ATV因其环保、高转矩特性得到了快速发展,电机系统作为电动ATV的动力源,其参数匹配设计也就显得格外重要。
1 电动ATV驱动电机布置方案
电动ATV驱动电机的布置有多种方式,目前主要有:电机一驱动桥组合式、电机一驱动桥一体式和轮毂电机驱动式3种布置形式:1)电机一驱动桥组合式,在电机端盖输出端装配减速器和差速器,与电机驱动桥轴保持平行,与减速器和差速器一起组成驱动部分,这种布置形式在固定传动比下工作,结构紧密,传动效率高,便于安装布置;2)电机一驱动桥一体式,电机、减速器和差速器为一体式结构,电机轴与驱动桥轴在同一轴线上,具有结构更加紧密,质量更轻、体积更小、通用性良好的特点;3)轮毅电机驱动式,采用低速内定子外转子轮毅电机,将外转子直接安装或通过轮边减速器安装在轮缘上,轮毅电机可以完全省略掉变速器,此时,驱动电机转速与车轮转速相同,轮毅电机布置形式将驱动电机完全移到轮边,因此,可以腾出大量空间用于总体布置,有效降低了质心高度,不仅如此,轮VXL电机也提高了对车轮动态响应的控制效果,每台电机可单独调节和控制,有利提高了ATV的操控稳定性”。
根据上述分析,轮毅电机布置形式优点最为明显,但具体到ATV这种车型,至少需要2个电机,成本较高;另外,轮毅电机系统对同步性和协调控制要求较高,而我国目前生产这种大功率轮毅电机的技术还不够成熟,因此,对ATV这种四轮车型,推荐选择电机一驱动桥组合式布置形式。图1为ATV驱动电机布置方案示意图。
2 驱动电机选型及参数设计
2.1驱动电机选型
作为电动ATV的驱动装置,电机的类型和参数关系到整车的动力性、经济性等关键指标。为使电动ATV有优良的行驶性能和续驶里程,要求驱动电机主要具备瞬时功率高、调速范围宽、最大转速高、起动转矩大、过载能力强、响应速度快、可靠性高、运行范围下效率和功率密度高等特性。目前,我国生产的电机类型主要有直流电机(DCM )、开关磁阻电机(SRM)、感应电机(IM)、永磁无刷电机(PMBLM )4种类型,四类电机的特性对比如表1所示。
由表1看到,永磁无刷电机是目前最理想的驱动电机类型,因此,电动ATV驱动电机的选型为永磁无刷电机(PMBLM )。考虑到电动ATV主要适用于农场、沙滩等短距离作业,笔者将电动ATV的整车指标设定为最高车速45 km/h,最大爬坡度)30%,续驶里程为40 km。整车的其他参数采用现有燃油机ATV的参数如表2所示。