金龙客车轮边驱动系统组成及相关故障维护

陈忠清

摘 要：随着人们对环境的重视，电动汽车近年来被国家大力的推崇。电动汽车的关键技术为动力蓄电池、驱动电机和电子控制技术等。金龙客车轮边驱动系统采用分布式独立悬架驱动系统，即可有效降低整车自重和能耗，并实现一级踏步、车内全平地板、大通道，车内空间类似于地铁，也有效提升站立面积，提高运力弹性。为整机厂8～11米新能源全承载客车提供重量更轻、扭矩更大、过道更宽的电驱动方案。因此文章将主要对金龙客车轮边驱动系统基本原理做介绍，同时对市场上相关故障的维护进行分析探讨。

关键词：轮边驱动技术 基本原理 故障分析

驱动电机是工业的心脏，动力技术的进步是历次工业革命的原动力！而驱动电机系统作为电动汽车三大重要组成部分，本文对于售后维修人员来说，很有必要进行相关知识进行学习和掌握，充分理解其工作原理，以进行更好的售后服务。

1 金龙客车轮边驱动系统基本构造

典型特征为由左、右轮驱动电机代替了通常差速、变速器即驱动桥，力矩直接作用到了左、右驱动轮上。轮边驱动机械总成为高速轮边电机（上万转）加减速机组成，以实现小体积大扭矩的目的。轮边驱动的电机及其控制器与其它纯电、混动车辆的电机及其控制器工作原理一致。轮边驱动的控制难点是实现驱动桥的转速差速功能，所以其在控制策略和功能上与其它纯电、混动车辆有许多不同之处。

1.1 金龙客车轮边驱动系统组成的3种构型

驱动一辆全电动城市公交车的三种方法见图1。

分布式轮边电机+传动装置方案省去了差速器、半轴，传动链缩短，传动效率高，并使整车轻量化，有效降低能源消耗，电机体积小，中间通道宽，适合低地板布置。在轮毂电机未成熟之前，轮边电驱动后桥是纯电动汽车最佳的匹配选择。

1.2 轮边驱动基本构造

1.2.1 独立悬架系统

四气囊双横臂式，簧下质量低，舒适性、平顺性、操稳性好。

1.2.2 轮边电机

盘式电机，扭矩密度、功率密度高。轮边双电机驱动，动力输出强劲。

1.2.3 减速箱

平行轴式减速箱，速比17.08，对电机输出的动力进行减速增扭。

1.2.4 电机控制器

控制电机按照设定的速度、角度、方向、响应时间进行工作。

电子元件：加速踏板传感器、制动踏板传感器、霍尔式轮速传感器、霍尔式方向盘转角传感器、侧倾角传感器、横摆角速度传感器、控制器硬件。

1.3 轮边驱动工作原理

整车VCU根据驾驶员的驾驶意图（加减速），计算当前总扭矩需求，并将总扭矩需求值传递给电子差速控制器，电子差速控制器再基于方向盘转角传感器、车身姿态传感器信号以及路面附着系数大小对总扭矩在左右驱动电机上进行分配，左右电机控制器根据接收到的指令，将动力电池的电能转化为驱动电机所需的电能，完成左右电机的动力输出，保证整车的操稳性。（图２）

1.4 轮边电机工作模式

驱动模式：动力电池通过电机控制器给驱动电机提供能量，驱动电机直接驱动轮胎。

制动能量回收模式：滚动的轮胎带动电机（再生发电）为动力电池充电（能量回收）。

2 金龙客车轮边驱动系统实例应用

2.1 公交电驱动解决方案—四气囊独立悬架轮边驱动系统

四气囊独立悬架轮边驱动系统实现公交车一级踏步、全平车厢、前后开门结构，被主机厂与批量运行城市乘客称为“地铁巴士”。

2.2 金龙客车轮边驱动系统的优势

（1）独立悬架比刚性桥更舒适。

（2）比传统直驱系统）省去刚性桥、传动轴，传动效率提高5%。

（3）8.8米驱动系统减重超过700kg，10米驱动系统减重超过800kg，整车系统减重1.5吨左右，经济效益更高。

2.3 金龙客车轮边驱动系统实例应用

某城市200台地铁巴士使用1年后统计，车内客伤事故率下降70%左右，避免了台阶上跌落重伤、下车跌倒后遭碾压等恶性事故的发生。（图３）

低地板：方便老年人、儿童、残疾人等弱势群体上下车；

后开门：地铁巴士避免了乘客上下车后遭后轮碾压的风险；

四气囊独立悬架：车身更稳定，减少行驶中乘客跌倒的风险；

电子差速：解决驱动防滑，湿滑路面行驶更加稳定；

全平车厢：某公司每年送医事故中70%与后部台阶有关。地铁巴士避免了后部乘客从高处跌落的风险；

小车大运力：金龙客车8米车年事故率比10米车低43%，小车大运力可减小在城市中外部剐蹭风险。

3 金龙客车轮边驱动系统相关故障维护

3.1 各部级维护施工作业

一级维护：

电驱系统：月度免维护/季度免维护；

驱动系统：月度检查/季度检查；

减速箱：月度检查/季度检查；

减速箱油封：月度检查/季度检查；

减速箱润滑油：月度检查/季度检查；

电机、驱动系统、控制器、后桥轮毂：月度检查/季度检查；

二级维护：

电驱系统：半年免维护/全年免维护；

驱动系统：半年清洁、检查、紧固/全年清洁、检查、紧固；

减速箱：半年清洁、检查、紧固/全年清洁、检查、紧固；

减速箱油封：半年检查/全年检查（必要时更换）；

减速箱润滑油：半年检查/全年更换；

电机、驱动系统、控制器、后桥轮毂：半年清洁、检查/全年清洁、检查。

3.2 主要部件常规保养-减速箱换油周期

（1）首次换油在行驶5000千米或使用125小时后进行。

（2）润滑油牌号：采用GL4 75W/90全合成油。

（3）后续保养换油应视车辆的使用情况来进行，即通常用于短途或长途的车辆，最多行驶60000千米或使用2500小时换油，但一年至少更换一次润滑油。

（4）对长时间用于较高气温（+30C以上）条件下的车辆，最多行驶40000千米或使用1000小时，但一年至少更换一次润滑油。

换油的过程中，在放油塞下面放置一个合适的容器，拆下注油塞和放油塞，排出齿轮油（温度高时，更容易排出）等所有的油液放干净后，装上放油塞（必要时更换密封圈）。按规定油位加注新的齿轮油，如加注口位置不好操作可使用软管进行加注，加注完装上注油塞（必要时更换密封圈）装油塞时注意首先用手轻松拧入，然后使用工具拧紧到规定力矩，严禁由于使用工具直接拧紧、拧紧力矩超过规定力矩造成油塞损坏。油塞拧紧力矩23N.m（内六角）。

注意：车辆行驶时，减速箱中的油温升高，从而增加了箱内的压力，该压力经通气塞不断地消除，因此保持通气塞清洁及畅通是十分重要的。通气塞位于减速器前壳体上方，应经常检查，清除杂物等。

3.3 简易排查-维修安全性

维修电驱动系统流程：

（1）做好安全防护（绝缘手套，绝缘鞋等）；

（2）确认车辆外观正常、无异味、异响；

（3）将整车下电，切断低压及高压电路（先切断低压，再切断高压）；

（4）拔下车辆MSD（大电流断电开关）维修开关；

（5）在怀疑车辆异常时触碰金属部分前应先用万用表测量金属电压，确认电压小于5V时再进行相关其他操作。

注意：拔下MSD维修开关后，如果有高压电，代表电池包内部继电器粘连，此情况需先维修电池包。

3.4 简易排查-传统常见故障分析

3.4.1 轮毂轴承滞涩制

主要原因：a轮毂轴承预紧力过大，b轴承缺乏润滑或润滑脂不正确，c轴承沾上灰尘。

处理方法：a调整预紧力，b加注润滑脂或更换润滑脂，c清洗并加注润滑脂。

3.4.2 动力不足

主要原因：a制动气室推杆行程调整不当b；制动摩擦片过热或变质；c制动摩擦片贴合不当；d 制动钳进水；e摩擦片和制动盘上有润滑油脂。

对应处理方法：a调整行程；b更换摩擦片；c校正摩擦片贴合位置；d行驶过程中，轻轻踩下踏板，排干水；e清除油脂；更换摩擦片。

3.4.3 制动异响

主要原因：a摩擦片磨损完毕；b摩擦片表面硬化或变质；c制动盘不均匀磨损或安装不牢；d轮毂轴承磨损；e制动盘变形。

对应处理方法：a更换摩擦片；b校正制动盘；c同时拧紧螺栓；d更换轮毂轴承；e更换制动盘。

3.5 简易排查-电驱动系统常见故障

3.5.1 绝缘问题

主要原因：a三相线进水；b旋变线虚接/断线；c旋变插头插座退针，进水；d电机本体绝缘异常。

对应处理方法：a烘干处理，更换新格兰头，气密性检测；b解决虚接/断点；c解决退针，更换旋变插座或插头，气密性检测；d清理烘千三相线后，检测三相线对电机壳体绝缘仍然很低，考虑更换电机。

3.5.2 减速箱异响

主要原因：a有规律的撞击声；b均匀的噪音。

对应处理方法：a及时检查对应发生原因的部位，予以排除；及时拆检清洗更换损坏的轴承或齿轮。b更换或添加新润滑油。

3.5.3 电机控制器

主要原因：电机控制器本体故障。

对应处理方法：更换新电机控制器解决。

4 结语

以上是对金龙客车轮边驱动系统组成及相关故障维护的探讨，相信大家对金龙客车轮边驱动系统有一定的认识，该系统在电动新能源领域的使用为整机厂8～11米新能源全承载客车提供重量更轻、扭矩更大、过道更宽的电驱动方案。即给广大乘客带来全新的体验，也有效降低整车自重和能耗，并实现一级踏步、车内全平地板、大通道，车内空间类似于地铁。同时希望通过本文尽可能的帮助广大的车友及售后维修人员增加维修知识及经验，充分理解其工作原理，以进行更好的售后服务及快速有效的解决广大终端客户的使用问题。

参考文献：

[1]余志生.汽车理论-修订本[M].北京：机械工业出版社，1990.

[2]裘玉平.汽车电气设备维护与故障排除[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2019.

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[4]谢明洁.电动汽车发展现状及前景[J].中国科技信息，2013（22）：3.