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电驱动轮毂电机技术

发布时间:2021/10/28

电力驱动、智能网联、低碳出行已成全球汽车产业转型变革的主攻方向,电力驱动位列第一。分布式驱动的轮毂电机技术,是电动汽车驱动的终极解决方案。此前,轮毂电机技术作为“具有前瞻性、先导性和探索性的重大技术,即可成为新能源汽车未来产品技术更新换代和推动产业发展的重要基础性技术”。

 wheel hub motor technology.jpg

相对于中央电机,轮毂电机干掉了变速箱、传动轴和机械差速器,以分布式驱动和线性控制,可全面满足未来汽车出行更安全、更绿色、更便捷,也更愉悦的需求。

 

一是非接触传动可以实现零维护成本,以及百万公里零故障,更具可靠性。

二是线控动力比传统动力反应时间快10倍,解决了智能汽车系统延时问题,更具安全性。

三是在驱动、制动、能量回收、差速转向、数据采集等方面的智能化应用潜力巨大。

四是以高出中央电机30%的传动效率和能量回收效率以及车身的轻量化,不仅可以降低综合成本,还可最大限度的减少碳排放,是汽车产业实现“双碳”目标的重要措施。

 

要让轮毂电机技术真正成为电动汽车、尤其是电动乘用车的终极驱动方案,在技术上还有待攻克的难题。

 

中国具备率先轮毂电机产业化的条件,具备了全面掌控轮毂电机关键核心技术这一先决条件,还具有以下三大催生因素。

 

中国作为必然的新能源汽车产销大国,为轮毂电机产业化提供了巨大的发展空间。我国新能源汽车产销量连续六年位居全球。截至2021年5月底,我国新能源汽车保有量约580万辆,占全球新能源汽车总量的50%。预计未来五年电动车产销增速将保持在40%以上,到2025年,新车占比将突破20%,或达到更高水平。今后15年,在“双循环”新发展格局下,汽车工业将不断向电动化、网联化、智能化加速演变,这是全球汽车企业跟时间赛跑的一场“追逐赛”。

 

双碳目标将进一步加快轮毂电机的产业化进程。中国汽车企业在这一刚性约束下,为确保汽车产业实现双碳目标,必须加速向绿色低碳发展转型。作为降碳利器的轮毂电机技术,也必将迎来前所未有的产业化机遇。

 

 

中国传统车企的求生欲和造车新势力的造星欲,将成为轮毂电机产业化的巨大推力。目前轮毂电机制造成本高的问题,可通过国产化、产业化、规模化并进得到解决;主机厂对轮毂电机电力电子架构和智能控制系统应用研发能力不足的问题,可通过产学研用大协作、组建产业链创新联盟来解决;市场对轮毂电机先期应用的大力宣传引导力度不够的问题,国家的政策支持才是最好的舆论导向。

 electric car hub motor technology.jpg

 

轮毂电机的功能和优点

 

一、轮毂电机的功能

 

1、承载和驱动

 

承载和驱动是轮毂电机必备的一个功能。承载的实现方式是依靠轮轴轴承实现转自与定子的定心,车辆的轮圈穿过轮轴轴承而非定子和转子连接至悬架桥壳,以承载路面减震器及负荷。而驱动的实现方式是外转子与轮圈直接相连,达到直接驱动的目的。

 

2、电子差速控制

 

电子差速控制也是轮毂电机的功能之一。其实现方式是前轮转向,由普通转向机完成;后轮需要转差由电子差速完成;转弯半径由前轮转向机转角决定,后轮转差由车辆转弯半径和轮距轴距决定。由前轮转向机转动角度计算后轮转差。转向机也可以是电子转向。后轮即使不能严格差速,内轮也应该由“主动”变为“从动”由断开电机或在回路中串联补偿电阻实现。

 

3、制动能量回收

 

轮毂电机的功能还有制动能量回收。电动汽车在制动过程中,整车动能通过车轮传递到电机,从而带动电机旅转。此时,电机工作在发电状态,向储能装置,即蓄电池或超级电容充电,将制动能量转化为申能储存在储能装置中,实现能量的再生利用。同时,电机产生的阻力矩作用于车轮,产生制动力矩,起到减速制动的作用。电机的冷却轮毂电机的冷却方式有两种,风冷和水冷。风冷,应用有利于气体循环流动的结构来冷却轮毂电机,如内置冷却风扇:水冷,设置专门的冷却液道,通过与液体的执交换来冷却轮毂电机。

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二、轮毂电机的优点是没有复杂的传动结构的限制,降低新车的开发难度和成本,主要表现在以下几个方面:

 

1、轮毂电机可以直接控制各个车轮的转速,因此一般汽车上必须的差速器也就不需要了,这既可以减小转弯半径也可以简化了汽车的结构,使得汽车看起来就更像四个轮子带个盒子了,因此可以获得更大的车内空间。

 

2、传动机构的减少和传动距离的减小,传动效率也会更高。

 

3、没有复杂的传动结构的限制,可实现多种复杂的驱动方式,不管是前驱,后驱还是四驱。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,对于特种车辆很有价值。

 

4、由于轮毂电机高度集成,因此很容易实现模块化,降低新车的开发难度和成本。

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