輪轂電機技術不夠先進,你這是開玩笑呢???
雖然目前市面上能夠看到的純電動車採用的都是電驅動橋布置方案(電機把動力傳遞給差速器,然後分成左右半軸後傳遞到車輪),但是不能以此來說輪轂電機技術不夠先進,而是目前絕大多數主機廠包括供應商並不能掌握輪轂電機的核心技術。
那麼輪轂電機到底有哪些性能優勢?它將如何顛覆傳統燃油或電驅動的技術架構?本期小編來為大家解讀。關注我了解更多機械知識,帶你成為機械工程師。共同進步,一起學習,一起探討,有問題可以私信我哦
提高續航里程
輪轂電機的工作原理是永磁同步電機,輪邊電機、輪轂電機」是指電機安裝在車輛的位置不同的電機而言。 「輪轂電機」說白了就是將車子的「動力系統、傳動系統、剎車系統」集成到一起而設計出來的電機。
輪轂電機的優點:
優點1:省略大量傳動部件,讓車輛結構更簡單
優點2:可實現多種複雜的驅動方式
輪轂電機由於不需要任何傳動系統,電機轉子輸出的扭矩直接作用於車輪,所以省去了中間環節的能量損耗,並且對於新勢力們可以完全擺脫變速箱、差速器、傳動軸等傳動部件的研發。
而目前制約輪轂電機大規模應用的一個要素,就是永磁電機的永磁體會存在高溫消磁的現象。
▲由於輪轂電機距離剎車太近,會導致溫度過高,如果解決不了散熱問題,則很難量產永磁輪轂電機。
特斯拉最初的創業團隊主要來自矽谷,用IT理念來造汽車
特斯拉汽車公司標誌
而不是以底特律為代表的傳統汽車廠商思路。因此,特斯拉造電動車,常常被看做是一個矽谷小子大戰底特律巨頭的故事
特斯拉開發的第一款車Roadster,是在蓮花汽車公司(Lotus)的Elise跑車基礎上開發。電動汽車最主要的三項技術是電池、電機和傳動系統。特斯拉的傳動技術來自AC Propulsion公司;它的電池採購自松下生產的18650電池;它的電機,採購自台灣富田電機。這種交流電機的源頭,可以追溯到一百五十多年前的天才發明家尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)——特斯拉的公司名正是以他老人家的名字命名。
特斯拉的電驅動橋佔據了車身很多空間,而且電機有多大,電控系統基本與之差不多大。
這也是為什麼EV大行其道的今天,我們從外觀上卻看不出來它跟燃油車有什麼差異。這裡面雖然有碰撞安全法規方面的要求,但是最主要的還是因為電驅動橋的存在,讓電動車無法擺脫傳統燃油車的底盤布置方式。如果實現輪轂電機的布置,把電動機、電控系統以及減速器都集成在輪轂當中,就可以獲得一個全平的底盤平台。底部均勻的布滿電池,而電池和車橋之上全部都可以用來設計成成員空間或者儲物空間。
通過對單個車輪的獨立轉向和驅動控制,可以實現360度無死角平移,從此停車入庫將會無比簡單。
TeslaModel S P85D
特斯拉Model S P85D配備全驅系統,最高時速可以達到155英里/小時,增設的雷達和攝像頭可以識別行人和路標,實現自動泊車、高速公路自動駕駛,堵車自動跟隨等功能。
新車型對於駕乘者而言最大的變化是由原來的兩輪驅動提升為四輪全驅,而這背後依託的是兩個電機,一個電機驅動後輪,配合另一個較小的電機驅動前輪。而這套四輪全驅的技術也將應用在2015年即將上市的特斯拉SUV車型Model X。
得益於裝載的全新四輪全驅技術,Model P85D的百公里加速較之前的版本提升至3.2秒。由此四輪驅動加上不輸汽油動力跑車的百公里加速度——這是汽車最快的成績了!新車型會比同型號的Model S續航歷程上提升10英里(16公里),即最大續航歷程可達到275英里(44公里)
轉矩矢量對整輛車進行顛覆性提升
由此,誕生了類似於本田SH-AWD這樣的可以左右分配扭矩的主動式差速器,通過一套成本極高的多片離合器和複雜的控制器來實現左右車輪之間的動力分配。即便這樣其響應速度仍然是制約性能發揮的主要瓶頸,並且這種複雜的差速器系統也會導致能耗升高,傳動效率降低,對於電動車來說這是得不償失的,會極大的損耗續航里程。
所以傳統電驅動橋結構的電動車,只能通過簡單的對單側車輪的制動來實現左右車輪的扭矩分配。而輪轂電機,則有天生的扭矩矢量控制功能,可以精準的基於每個車輪的抓地力提供扭矩,把每個車輪的性能發揮到極致。
除此之外,當每個車輪可以實現獨立的扭矩矢量控制之後,還能實現單側車輪驅動或者通過給單側車輪提供額外扭矩,實現更加靈敏的轉向性能。當車輛在彎道產生轉向不足或者轉向過度時,通過對單側車輪的扭矩矢量控制可以靈活的把車輛運行軌跡修正到正常循跡範圍內。
■ 採用輪轂電機之後,減重效果十分明顯
由於輪轂電機具備單個車輪獨立驅動的特性,因此無論是前驅、後驅還是四驅形式,它都可以比較輕鬆地實現,全時四驅在輪轂電機驅動的車輛上實現起來非常容易。
輪轂滬吩電機莞的缺點:
1,雖然整車質量大大下降,但是簧下質量大大提高了,將對整車的操控、舒適性和懸掛的可靠性帶來巨大影響。
2,成本問題,高豁轉化效率、輕量化的四輪輪轂電機成本居高不下。
3,可靠性問題,將精密的電機放到輪轂上,長期劇烈上下振動和惡劣的工作環境(水、塵)帶來的故障問題,也要考慮輪轂部分是車禍中很容易受損的部位,維修成本高。
4,制動熱量與能耗問題,電機本身就在發熱,由於簧下質量增加,制動壓力更大,發熱也更大,如此集中的發熱對制動性能要求高。
從直觀感覺上,如果去掉了電驅橋必須要的減速器、差速器、傳動半軸,改為直驅的輪轂電機的話,重量肯定時是會減輕的,那麼到底能夠減輕多少重量呢?
採用電驅動橋系統需要103kg重量,而採用性能相同的輪轂電機系統,重量可以降到72kg。足足能夠減重31kg,如果是四輪驅動,算上前驅動橋的減重,效果非常可觀。關注我了解更多機械知識,帶你成為機械工程師。共同進步,一起學習,一起探討,有問題可以私信我哦
■ 結論
更小的體積,更輕的重量,更低的能耗讓採用輪轂電機的車輛可以重新設計整車的外觀和空間布局。如果覺得現在看到電動車還是長得太像汽油車的話,相信不久的將來,隨著輪轂電機的量產,汽車的形態和性能都會產生顛覆性的革新,這個革新不亞於從馬車到汽車的革新,或許這才是電動汽車該有的樣子。
2019年10月23日, 2019《財富》未來50強榜單公布,特斯拉(Tesla)排名第48。
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