雷洪钧
湖北省城市客车工程研究院
我国新能源公交车发展形势比预想的要好得多，但是内行都知道，目前基本是在内燃机汽车底盘结构的基础上，将内燃机换成一个电机、将油箱换成电池组，一些领导和专家质疑目前新能源客车仍然保留传统内燃机汽车影子。，如何回复这些质疑是客车必须要做的工作。笔者认为，陈教授的设想，用目前纯电动客车的现有一些总成，难度相当大，限制较多。
下面对采用多轮毂电机驱动公交车技术路径，是可实现紧凑型客车设计理念，供同行参考。
一、紧凑型纯电动客车理念介绍
陈荫三教授告诉笔者，“紧凑”二字是德国人提出来，他解释了具体涵义，即长轴距、短前悬、短后悬的客车。“紧凑”型客车才能体现新能源客车的时代特征。以目前传统10.5米车为例，前悬：2340mm、后悬:3160 mm、轴距：5500mm. 宇通客车按陈教授紧凑型客车设想（即长轴距、短前悬、短后悬），设计出车型的（宇通E10），总长：1050 mm，前悬：2225 mm、2175mm。总重16t，整备质量：（9.9t-10.3t），24座、乘客容量（87—93）人（按65.6kg/人计）、每位乘客分摊的整备质量为（110.8—113.8kg），磷酸铁锂电池，148kWh，电机功率200kW，续驶里程200km。
陈荫三教授对这此车进行了研究，站立乘客密度（人/m3）比较如下：
其结论是：10m级样车乘客人数达到74人，12m在用车乘客人数75人，两者持平。陈荫三教授的解释说，其经济效益较好。
二、紧凑型纯电动客车理念实现路径探讨
扬子江公司同样设计出了总长：6250 mm，前后外悬一样长：1200 mm）的紧凑型纯电动客车。
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公交公司实际运行效果，也证明陈荫三教授讲的“其经济效益较好”的结论。下面对其实现路径进行探讨。
（一）轮毂电机是可以选配的
先说明一下，轮毂电机（见图1）不是轮边电机，是两个概念，原理和结构是不同的。我国深圳一家公司自主设计开发的汽车轮毂电机已经实现:时速大于120KM、单台功率大于7.5千瓦、单台扭矩大于320牛*米、兼容14寸以上汽车轮毂、可靠性寿命大于15年，免维护。
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图1 轮毂电机外、内测图 | |
轮毂电机技术也被称为车轮内装电机技术，它的最大特点就是将动力装置、传动装置和制动装置都整合一起到轮毂内，得以将电动车辆的机械部分大为简化。其优缺点如下：
1．省略了不少的传动部件，结构更简单。离合器、变速器、传动轴、差速器乃至分动器，对于传统车辆是必不可少的，采用轮毂电机驱动的车辆可以获得更好的空间利用率，同时传动效率也要高出不少。
2．驱动方式多样化。由于轮毂电机具备单个车轮独立驱动的特性，因此无论是前驱、后驱还是四驱形式，在轮毂电机驱动的车辆上实现起来非常容易，同时轮毂电机可以通过左右车轮的不同转速甚至反转实现类似履带式车辆的差动转向，大大减小车辆的转弯半径。
3. 制动能量回收(即再生制动)也可以很轻松地在轮毂电机驱动车型上得以实现。
4．增大簧下质量和轮毂的转动惯量，对车辆的操控有所影响。
5．电制动性能有限，维持制动系统运行需要消耗不少电能。
6．轮毂电机在密封方面要求交规，如恶劣，面临水、灰尘等多方面影响，轮毂电机要单独考虑散热问题。
（二）轮毂电机驱动公交车底盘逻辑布置及说明
多组车轮都具有内置动力电机，采用全电驱动和电传操纵，舍弃所有机械联轴传动及机械助力转向机构；由于省去了内燃机和减速传动机构，省去了传动轴和差速联动装置，采用高能积比的稀土永磁无刷电机和磷酸铁锂电池。
采用完全独立驱动的多组车轮，每个车轮都具有内置的稀土永磁无刷轮毂电机各组车轮在运转时相互之间没有刚性连接，其转速与力矩完全由电路控制，因此在各轮负荷不均衡或路况差异甚至轮胎失压时，都不会直接影响车辆姿态，控制电路会自动调整各组车轮的驱动电流以保持姿态稳定；在出现极端情况时，控制电路可以自动执行缓减速或强制制动程序；
控制电路依据计算机提供的角速度和角差信息来调整行驶方向，即使高速时也能保证方向的稳定，不会出现高速“发飘”的情况；如果车轮安装角出现偏差，也只会增大磨损，却不会导致跑偏；转向时，根据驾驶员用方向盘电位器或操纵杆提供的转向命令，控制左、右车轮差速以实现转向；转向命令的受控量是转向角速度而不是转向角度，因此与前进速度无关，可以在停止状态原地转向，且不需要猛打方向盘；
在爬坡或过障时，各组车轮负荷剧烈变化，但是控制电流的变化远比负荷的变化更快，它使车轮的输出力矩自动适应负荷，稀土永磁无刷电机在低速状态输出力矩可以超出额定值数十倍，因此这种车辆的爬坡过障与加速能力大大超过普通车辆；
（三）轮毂电机驱动公交车底盘结构（见图2）
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图2 轮毂电机驱动公交车底盘结构图 |
如图2可见，整车的底部是一个刚性框式悬架，其通过弹性悬挂连接车架，设备与乘员舱固定安装在车架上；当前后轴距较长时，左右后轮应使用转向节与悬架连接；
（1）刚性车桥，无传动轴，无差速器，由计算机控制的差速转向，无速度耦合效应，任何速度下都具有同样的转向速度，省去了方向盘助力机构。多组独立驱动的稀土永磁无刷轮毂电机，完全独立驱动，高机动性，高通过能力，可原地转向；
（2）基于计算机方向控制机制，高速增稳机制，动力电机储能制动与中央控制紧急制动系统；
（3）使用磷酸铁锂动力电池组，采用计算机电控主动悬挂减振系统。
（四）储能制动中央控制系统
在制动过程中，轮毂电机本身就是很好的制动装置，同时也是高效率的发电机，通过一套升压吸能回路，可提供超过200A的制动电流，经吸能升压转换后产生约50A充电电流用于动力电池组充电，吸能回路效率可达90%；由于磷酸铁锂电池具有很高的充电效率，这一方法可将制动过程中损失的动能大部分加以回收，在需要频繁制动的场合，是非常有效的节能措施；在速度极低时（5KM/H以下），吸能回路与动力制动效率降低，此时必须使用机械强制制动。
三、紧凑型纯电动客车是总趋势
（1）传统内燃机汽车向新能源汽车发展，将是一个全新的过程，紧凑型纯电动客车是总趋势。
（2）实现紧凑型纯电动客车理念的路线目前还在探索当中，要人们对去创新、去探索。
（3）新能源汽车的发展道路会越来宽的，是坚信不疑的。
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