双横臂悬架—电动轮模块化结构设计分析

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1、中请同济人学硕+学位论文1．1前言第1章绪论随着我国经济的快速发展，我国汽车工业将面临一个快速发展的机遇，然而传统燃油汽车发展所带来的对石油资源需求的激增和对环保的负面影响也日益引起人们的高度重视。而电动汽车，以其高效节能、零排放、无污染、低噪声及有利于实现能源结构的多元化等优点，已成为二十一世纪环保型汽车的研发热点11-61o目前，电动汽车按驱动方式主要有单电机集中驱动和多电机轮毂驱动两种。单电机驱动可以与现有的传统汽车的底盘相兼容，但是整车性能的发挥受到原有底盘的限制。而采用二个以上电动轮的多电动轮直接驱动电动汽车，由于结构紧凑、传动高效等特点，已成为电动汽

2、车的一个独特的发展方向。其典型代表是四轮驱动电动汽车。与传统的燃油汽车和通常的单电机驱动电动汽车结构相比，四轮驱动电动汽车具有如下所示的突出优点：1)通过电子线控技术，可省略传统汽车所需的机械传动部分(变速器，传动轴，差速器等)，可利用空间大，传动效率高；2)各电动轮独立驱动的特征，使轮毂电机便于与悬架、制动、转向等底盘零件组合成一体模块化的结构形式，进一步简化结构，减少零部件种类，降低制造成本；3)底盘结构极为简化，从而使整车总布置和车身造型设计的自由度大大增加。若将底架承载功能与车身功能分离，则容易实现相同底盘不同车身造型的产品多样化和系列化，从而缩短新车型

3、的开发周期，降低开发成本；4)借助高度发达的现代计算机控制技术，能柔性的实现在传统汽车上需要很多元件才能实现的ABS，ASR，TCS等功能，从而实现整车操纵稳定性与行驶性能的高性能化；5)通过线控多轮转向和多电动轮驱动的协调控制，可实现车辆转向行驶的高性能化(4WD／4WS)等：6)容易实现各电动轮的电气制动、机电复合制动和制动能量回馈，节约能源。可以说，4WD电动汽车具有内燃机汽车及传统电动汽车难以实现的优点，是电动汽车的理想驱动方式。是汽车与计算机控制、电机伺服驱动、线传控制及新申请同济大学硕L学何论文能源应用等高新技术相结合的产物，集中反映了现代汽车技术向

4、汽车机电信息控制一体化发展的趋势。其研发和产品开发的过程，可以刺激和推动包括汽车和信息产业在内的诸多相关高新技术产业的发腱。12国内外研究的现状分析近年柬，同美等工业发达国家十分重视四轮驱动电动汽车的研究开发。庆应义塾大学环境信息学部清水浩教授领导的电动汽车研究小组在过去的卜几年中，一直以轮毂电机型电动汽车为理想的研发H标，至今已试制了五种不同型式的样车。其中，1991年与东京电力共同开发的四座电动汽车IZA，采用了Ni—cd电池动力源和四个外转子式直流无刷轮毅电机驱动，最高时速达176km／h。其40km／h时速下的续驶里程为540km．100krn／h时速下

5、的续驶里程为270km，创下了当时的世界纪录。最近小组又最新推出了由锂离子电池和8个大功率交流同步轮毂电机独立驱动的八座电动大轿车KAZ，如图11所示。它在JOOkm／h速度下可连续行驶300km：O-400m的加速时间为14．5秒；最高车速达310km／h．创下了新的世界纪录。该研究小组的主要研发特色在丁：在电动汽车的整车设计过程中充分考虑了轮毂电机驱动方式的特点，提倡通过各个环节的精细设计和节能挖潜来弥补目前动力电池性能不足的缺点。脚1．1K^Z1997年的双座微型电动汽车Luciole(法文，莹火虫)采用了二个由内转子式轮毂电机和行星齿轮减速器一体化而成的

6、电动轮驱动，并通过动力电池与铝合金压铸车架的一体化结构和风阻系数为0．19的车身外形设计及碳素纤维覆盖件等技术的采用，使整车节能效应和加速性能明显高于过去的电动汽车，O-150km／h的加速时间为179秒。在微型电动汽车领域．近年还有法国标致公司推出了名为电子娃娃e．doll的中请同济人学硕十学位论文三座微型电动汽车，它采用二个小型摩托车轮毂电机驱动；名为Bobslid的4WD微型电动汽车．它采用碳素纤维轻质车身，其每个车轮上安装有10个500W的小型电机，总功率为20kW。通用汽车于2002年提出了基于线控概念的Autonomy四轮驱动燃料电池模型车，随后，仅

7、用了8个月时间便开发出了Hy．Wire，如图1．2所示。Hy—Wire继承了AUTOnomy的理念——将行驶所需的全部功能都包括在薄底盘之内，在厚度仅为11英寸(27．90n)的薄底盘中，包括了除燃料电池盒以外的所有行驶所需的功能，在由此实现的平坦地板上，覆盖了确保5名乘员舒适乘坐的宽敞车体。使用“X-by．wirF’技术后，方向盘改为方向操纵杆，位于驾驶员的腋下部位的地板上，同时此前驾驶所需要的油门及刹车踏板也被取消。虽然Hy-wire还不是四轮驱动电动汽车，但作为一种操控方式全部线控化的电动汽车，已引起了人们的浓厚兴趣。这一构思的成功实施。将引发电动汽车结构

8、的大变革。2005年即将