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轮毂电机的优缺点

2017年11月03日 14:34 互联网 作者: 用户评论(0

  什么是轮毂电机呢?顾名思义就是把电机做到了轮毂里面,直接驱动车轮。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,在20世纪70年代,这一技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。轮毂电机有什么好处,又有什么样的缺陷和不足呢?下面让我们看看轮毂电机的优缺点分别是什么吧。

  轮毂电机的优点

  1:省略大量传动部件,让车辆结构更简单

轮毂电机的优缺点
类似上图中这种传统变速器在轮毂电机驱动的车辆上已经见不到了
轮毂电机的优缺点
传统后驱车车厢后排地板上的突起在电动车上也会消失,为乘员腾出更大的空间

  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。

  2:可实现多种复杂的驱动方式

轮毂电机的优缺点
像AHED“先进混合电驱动”样车这样的8轮电驱动很轻松就能实现

  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。

  3:便于采用多种新能源车技术

轮毂电机的优缺点
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
轮毂电机的优缺点
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。

  轮毂电机的缺点

  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

轮毂电机的优缺点

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

  对于一辆车,我们可以将其分成簧下质量和簧上质量两个部分。如果给簧下质量下个定义,它是指不由悬挂系统中的弹性元件所支撑的质量,一般包括有车轮、弹簧、减震器以及其它相关部件等,而簧上质量自然就是车辆剩余部分的质量,一般包括车架、动力系统、传动装置、乘员等。增加簧下质量,对于舒适性和操控性都是极为不利的。

  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。

  2:电制动性能有限,维持制动系统运行需要消耗不少电能

轮毂电机的优缺点
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

  第二点就是关于制动方面的影响,传统汽车都是布置了刹车盘和刹车卡钳,但是轮毂电机则需要采用电制动,单纯的能力回收肯定是不够的,还需要更强的制动,也会有电量损耗。

  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,此外,电制动方案如何实施,如何散热等都是一些难题。

  总结

  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。

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( 发表人:罗鹏 )

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