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电动车轮毂电机原理:动力系统、传动系统、刹车系统

发布日期:2020-04-29

在新能源时代,电动汽车成了市场的宠儿,而电动车的驱动形式也并不是单一的。其中有一种前景可观,但现阶段难以普及的驱动电机——轮毂电机。其实轮毂电机非常常见,电动自行车就是这种驱动形式,车轮内部集成了电机,听上去是特别完美的驱动方案。轮毂电机的工作原理是永磁同步电机,而轮边电机、轮毂电机是指电机安装在车辆的位置不同的电机而言。轮毂电机说白了就是将车子的“动力系统、传动系统、刹车系统”集成到一起而设计出来的电机。

电动车轮毂电机原理:动力系统、传动系统、刹车系统

将电机布置在轮毂当中,这一想法在100多年前却已经成为了现实。而现在在马路上跑的汽车中几乎看不到这项技术的应用。简单来说,由于汽车速度比电动自行车快太多,需要更大功率的电机来驱动。在轮毂里相对狭小的空间里,电机的散热也是一个大问题。散热不良会严重影响轮毂电机的使用寿命,主要是退磁现象太严重,现阶段还没有好的解决方案。


从头来说轮毂电机的技术原理吧,轮毂电机技术就是将集成了减速器的电机总成直接布置在轮毂中,由4个轮边电机直接驱动4个车轮。相比传统电动车而言,轮毂电机技术省去了差速器、半轴甚至二级变速装置,这让它可以灵活地布置于各类电动车辆的车轮中,直接驱动轮毂旋转。与内燃机、单电机等传统集中驱动方式相比,在动力配置、传动结构 、操控性能、能源利用等方面的技术优势和特点极为明显。

电动车轮毂电机原理:动力系统、传动系统、刹车系统

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(但是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。

电动车轮毂电机原理:动力系统、传动系统、刹车系统

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。除了结构更为简单之外,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。

电动车轮毂电机原理:动力系统、传动系统、刹车系统

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,真的是一机多用。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。


轮毂电机既然有这么多的优点,为什么又不能普及呢?而且发明至今100多年,都没能在技术上有所突破吗?客观的来说,轮毂电机增大簧下质量和轮毂的转动惯量,对车辆的操控有所影响。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,事与愿违,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。

电动车轮毂电机原理:动力系统、传动系统、刹车系统

此外,电制动性能有限,维持制动系统运行需要消耗不少电能。无法降低簧下质量、电机散热困难、轮内空间有限导致扭矩不足、可靠性不足,这几点就是轮毂电机迟迟无法应用于乘用车的主要原因。


轮毂电机技术就是将电机、减速齿轮、电控系统、冷却系统都集成在轮毂这一狭小的空间内,对于轮边空间有限的普通乘用车来说无异于雪上加霜。轮毂电机在汽车领域应用有限的使用领域也是在电动公交车上,因为公交车体型庞大,布置轮毂电机相对来说要从容很多。所以就目前轮毂电机的制造、封装水平而言,可能还不能给普通乘用车领域的传统电动汽车带来较大的成本优势。

转自:https://www.xianjichina.com

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