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轮毂电机是什么可以改变新能源汽车格局是嘛

发布时间:2021-07-10 21:22:54 阅读: 来源:皮带轮厂家

轮毂电机是什么?可以改变新能源汽车格局?

轮毂电机顾名思义,就是将电机安装在车轮上的新型驱舍不得投入的缘由动技术。它的最大特点就是将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内,因此将电动车辆的机械部分大大简化。

轮毂电机技术又称车轮内装电机技术,它的最大特点就是将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内,因此将电动车辆的机械部分大大简化。轮毂电机技术并非新生事物,早在1900年,就已经制造出了前轮装备轮毂电机的电动汽车。随着新能源汽车电驱动技术的进步,近年来,轮毂电机越来越受到关注与重视。日本的富士电机、安川电机,美国的特斯拉、菲斯科等都寄希望在下一代产品中,推动轮毂电机在新能源汽车上的应用。

其实,据笔者了解,轮毂电机技术并非新生事物,早在1900年,保时捷就首先制造出了前轮装备轮毂电机的电动汽车,在20世纪70年代,这一技术在矿山运输车等领域得到应用。

对于乘用车所用的轮毂电机,日系厂商对于此项技术研发开展较早,目前处于领先地位,包括通用、丰田在内的国际汽车巨头也都对该技术有所涉足。目前国内也有自主品牌汽车厂商开始研发此项技术,在2011年上海车展展出的奇瑞瑞麒X1增程电动车就采用了轮毂电机技术。

认为,专为为了实现了这1点新能源电动汽车应用创新设计的轮毂电机有可能在雾霾弥漫和交通阻塞的街道上迈出第一步,而这些动力强劲、革命性设计的电动车很可能成为未来街头的一道靓丽风景线。

国内已有专业电机企业涉足

中国正成为世界电动车技术发展的实验平台,目前电动以及混合动力技术之所以发展如此迅速,和政府出台的汽车尾气排放标准的规范和标准有直接的推动关系。虽然中国政府的监管力度和欧洲、北美的一样严格,但和其他两个地区相比,在中国电动车行业标准的推动似乎包含了更多的政治因素。一方面,首都北京和其他很多中国的城市大气污染状况已经到了危机关头;另一方面,政府出台了一系列相关的优惠政策,鼓励汽车厂商和消费者生产购买更加环保、使用清洁能源的电动汽车。

一般普通的电动汽车在引擎盖下装有一台集中式电机,可以将动力经传动轴输送到四个轮轴再通过变速减速机构传送到轮胎和路面上。而颠覆了传统动力驱动结构的Protean轮毂电机则提供了一种全集成直驱式的轮毂电机系统解决方案,由嵌进车轮里的高效电机直接为车辆驱动提供动力。这种直驱轮毂电机无需使用减速箱,传动轴或差速器,因此赋予了车辆更多的灵活设计,同时大大降低传动系统造成的能量损耗,单个电机峰值输出扭矩可达1000牛米。而全电动电机驱动的雪佛兰沃蓝达只能产生大约370牛米的最大扭矩输出,所以使用了Protean Drive TM直驱轮毂电机的电动车有着极佳的操控性和动力性。此外该电机的动力和控制元件,包括可将直流电池电能转化为交流电输出的逆变器等,都巧妙的安装于轮毂内的有效空间内,为整车集成设计提高了极大的自由度。

事实上,早在1900年,保时捷公司创始人曾推出一款使用轮毂电机的汽车。然而,由于当时的技术不成熟,这些处于车轮封闭空间内的电机并不能提供足够动力,而且当汽车驶入各种恶劣路况时,也无法承受各种振动,冲击,极温,灰尘以及浸水等考验。而今天的所有轮毂电机系统及其部件均经过了严格条件的测试,这可以保证这套电机系统完全符合汽车行业大众市场的要求,其运行的可靠性和安全性达到了国际汽车行业的规范和标准。

然而并非所有人都看好轮毂电机。蒙特利尔康考迪亚大学电气工程副教授认为,虽然轮毂电机能效和扭矩输出惊人,但同样成本也很高。他还说:“从研究角度来看,轮毂电机的出现让人们对未来的驱动发展十分乐观;但从经济方面考虑,现在商用还没戏。”而且他认为协调轮毂电机需要汽车拥有复杂的控制系统,至少需要5到10年的时间这项技术才会变得有竞争力。

轮毂电机的最大特点就是将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内,因此将电动车辆的机械部分大大简化。轮毂电机技术并非新生事物,早在1900年,保时捷就首先制造出了前轮装备轮毂电机的电动汽车,在20世纪70年代,这一技3.对常常使用磨擦力丈量系统的用户术在矿山运输车等领域得到应用。而对于乘用车所用的轮毂电机,日系厂商对于此项技术研发开展较早,目前处于领先地位,包括通用、丰田在内的国际汽车巨头也都对该技术有所涉足。目前国内也有自主品牌汽车厂商开始研发此项技术,在2011年上海车展展出的瑞麒X1增程电动车就采用了轮毂电机技术。

轮毂电机驱动系统根据电机的转子型式主要分成两种结构型式:内转子式和外转子式。其中外转子式采用低速外传子电机,电机的最高转速在r/min,无减速装置,车轮的转速与电机相同;而内转子式则采用高速内转子电机,配备固定传动比的减速器,为获得较高的功率密度,电机的转速可高达10000r/min。随着更为紧凑的行星齿轮减速器的出现,内转子式轮毂电机在功率密度方面比低速外转子式更具竞争力。

轮毂电机的优缺点

优点1:省略大量传动部件,让车辆结构更简单

对于传统车辆来说,离合器、变速器、传动轴、差速器乃至分动器都是必不可少的,而这些部件不但重量不轻、让车辆的结构更为复杂,同时也存在需要定期维护和故障率的问题。但是轮毂电机就很好地解决了这个问题。除开结构更为简单之外,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。

优点2:可实现多种复杂的驱动方式

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,它都可以比较轻松地实现,全时四驱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,大如果电源线抗曲折强度不够大减小车辆的转弯半径,在特殊情况下几乎可以实现原地转向(不过此时对车辆转向机构和轮胎的磨损较大),对于特种车辆很有价值。

优点3:便于采用多种新能源车技术

采用轮毂电机可以匹配包括纯电动、混合动力和燃料电池电动车等多种新能源车型

轮毂电机可以和传统动力并联使用,这对于混合动力车型很有意义

新能源车型不少都采用电驱动,因此轮毂电机驱动也就派上了大用场。无论是纯电动还是燃料电池电动车,抑或是增程电动车,都可以用轮毂电机作为主要驱动力;即便是对于混合动力车型,也可以采用轮毂电机作为起步或者急加速时的助力,可谓是一机多用。同时,新能源车的很多技术,比如制动能量回收(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。

缺点1:增大簧下质量和轮毂的转动惯量,对车辆的操控有所影响

铝制下摆臂采用主要就为减重,如果加上轮毂电机,这些努力也就白费了

对于普通民用车辆来说,常常用一些相对轻质的材料比如铝合金来制作悬挂的部件,以减轻簧下质量,提升悬挂的响应速度。可是轮毂电机恰好较大幅度地增大了簧下质量,同时也增加了轮毂的转动惯量,这对于车辆的操控性能是不利的。不过考虑到电动车型大多限于代步而非追求动力性能,这一点尚不是最大缺陷。

缺点2:电制动性能有限,维持制动系统运行需要消耗不少电能

商用车车桥的内置缓速器采用涡流制动原理,而轮毂电机的制动也可以利用这一原理

现在的传统动力商用车已经有不少装备了利用涡流制动原理(也即电阻制动)的辅助减速设备,比如很多卡车所用的电动缓速器。而由于能源的关系,电动车采用电制动也是首选,不过对于轮毂电机驱动的车辆,由于轮毂电机系统的电制动容量较小,不能满足整车制动性能的要求,都需要附加机械制动系统,但是对于普通电动乘用车,没有了传统内燃机带动的真空泵,就需要电动真空泵来提供刹车助力,但也就意味了有着更大的能量消耗,即便是再生制动能回收一些能量,如果要确保制动系统的效能,制动系统消耗的能量也是影响电动车续航里程的重要因素之一。

此外,轮毂电机工作的环境恶劣,面临水、灰尘等多方面影响,在密封方面也有较高要求,同时在设计上也需要为轮毂电机单独考虑散热问题。

与电动机集中动力驱动相比,轮毂电机技术具备很大的优势,它布局更为灵活,不需要复杂的机械传动系统,同时也有自己的显著不足,比如密封和起步电流/扭矩间的平衡关系,以及转向时驱动轮的差速问题等等,如果能在工程上解决这些难题,轮毂电机驱动技术将在未来的新能源车中拥有广阔的前景。

轮毂电机技术应用现状

近年来,国外轮毂电机驱动技术的应用主要体现在两个方面:一是以轮胎生产商或汽车零部件生产商为代表的研发团队开发的集成化电动系统;二是整车生产商与轮毂电机驱动系统生产商联合开发的电动汽车。而在我国国内对于轮毂电机的研究多集中于高校,产品均为电动汽车,与此同时,自主品牌汽车厂商也纷纷推出了自己的轮毂电机技术产品,国内的汽车商虽然能够生产电动汽车,但是对于轮毂电机驱动技术的研究尚不成熟,尤其是在高转矩轮毂电机开发方面,与国外先进产品仍有一定差距,因此我国仍需加强对轮毂电机技术的研发投入,提高核心竞争力,缩小差距,争取达到世界先进水平。

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