* 撰文 / 李勇 编审 / 翟悦
目前的新能源汽车,在动力性方面致命缺点存在概率已经很小了。那为什么还要发展轮边电机和轮毂电机呢?动力是不缺,但是传动、控制这些还不算是极致,而且轮边电机目前来看都是应用在高端车型上,现有的搭配上轮边电机的车基本都有两个标签——纯电越野和纯电超跑。再加之轮边电机确实是一片蓝海,其本身在纯电商用车上就有一定规模的应用了,早在2013年比亚迪就开始在纯电动大巴上搭载轮边电机,所以国内的技术研发还算是相对成熟了。
本期笔者主要还是聊聊轮边电机结构原理和优劣势,梳理一些基本原理和认知。
分布式轮边电机,也算是近几年的技术热点。而轮边电机本身是特别适用于现在的新能源电动汽车的,简单来说就是把电机直接安装在车轮内部或者非常靠近车轮的位置,让每个车轮都有独立的电动机来提供动力,这样一来就可以由轮边电机直接驱动车轮,不再需要传统的机械传动轴或差速器(如果结构上取消了差速器,那就需要电子差速控制器来控制转速)等复杂机构,这样能够大大简化车辆的传动系统,从而降低故障率和维护成本。
其具体结构主要还是定子、转子、前后轴承、后端盖、轴承挡圈和接线盒端盖这些组成。主要工作原理是通过轮边减速器和传动轴将动力传递至车轮以驱动汽车车轮转动,从而带动汽车行走。
轮边驱动系统通过改变电流的方向和大小,可以实现对电机转速和转向的精准控制,便于电动车实现电子差速、四轮独立驱动等功能。
定子组件:固定在车轮支架或者轮毂内部,包含有绕组,负责生成旋转磁场。
转子组件:相当于车轮的一部分,通常采用永磁体或其他类型的磁性材料,与车轮一同转动,与定子间的电磁感应作用产生驱动力矩。
轴承系统:用于支撑转子并允许其相对于定子自由旋转,同时需承受车轮载荷和电机产生的离心力。
冷却系统:由于轮边电机处于车轮部位,常常暴露在恶劣环境中,良好的散热系统至关重要,通常包括散热片、冷却液通道等。
其主要目的是让每个车轮可以独立控制扭矩输出,来实现更精准的四轮独立驱动,增强车辆的牵引力、稳定性以及转弯性能,尤其是在湿滑路面和越野环境下,可以更好地优化操控性和安全性。各车企发布会上说的“坦克调头”,就是通过左右两侧的车轮正反转实现的。
那为什么说轮边电机适合新能源电动汽车呢?主要原因还是轮边电机可便于实现再生制动功能,通过电机反向发电,将车辆减速时的动能高效转化为电能储存起来,来提高续航里程,而且在自动驾驶和未来城市交通解决方案中也是具有显著优势的。
那轮毂电机呢?本文我们先不延展其技术原理,以免混淆。这里先只谈当前的技术发展。
其实早年就有不少上轮毂电机的车(福特嘉年华E-Wheel Drive概念车),但是反响平平。当然国内也有轮毂电机上车的案例(这里就先举一个最近的例子,后续轮毂电机篇我们再详谈),就比如东风的量子架构车型纳米01,用的就是东风的威孚轮毂驱动(岚图追光同款),同时匹配其分布式扭矩矢量控制技术,大幅提升了整车的操控性,这套轮毂驱动也让岚图追光的驱动效率提升了15%,相当于利用85度电池就能达到普通车型100度电池所行驶的续航里程。
之所以还未大量出现在目前的乘用电车上,主要是因为乘用车的轮毂内空间是有限的,只能搭载一些小功率电机,而且就算是小功率电机也会大大增加悬挂的簧下重量(所谓“簧下质量”,是指不由悬架系统承载的部分的质量总和——对于一台普通汽车,簧下质量一般包括车轮、轮毂以及悬架本身),从而延长悬架的回弹速度,这很影响车辆的操控,除此之外散热、润滑这些都是困难。
End.
当然,轮边电机技术目前还是要面临一些挑战的,如增加簧下质量对悬挂系统的影响、电机冷却系统的复杂性、以及过高的初始投资和技术成熟度问题等等。但随着技术的不断进步,这些难题也正在逐步得到解决,笔者认为分布式轮边电机有望成为未来汽车驱动系统的一个重要发展方向。
来源:电机纵横