轮毂电机驱动技术解析20161031..
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论述电动汽车轮毂电机技术赵庆东摘要:随着我国经济的快速发展,电动汽车的技术创新备受人们的关注。
其中汽车轮毂电机技术是动力配备中的关键技术,本文针对汽车轮毂电机技术特点以及在设计过程中需要注意的问题进行了分析,供相关的技术人员参考。
关键词:电动汽车;轮毂电机;设计规划1前言随着全球能源危机和环境污染的问题,新能源汽车显示出越来越大的优越性,电动汽车是新能源汽车中的主要类型,目前全球各国都在研发新型的可持续发展的电动汽车,新的电池材料、新的驱动技术等等问题已受到各个国家的追捧,其中轮毂电机驱动有着很大的发展前景。
2轮毂电机的简介轮毂是轮的中央部分,轮毂电动机是轮中央部分放置电动机,也称电动轮,轮毂电机驱动系统是电动车辆的先进驱动方式,这项技术20世纪50年代初由美国人罗伯特发明,1968年,首次被通用电气公司(CE)应用于大型矿用自卸车。
近年,随着电动汽车工业的兴起,轮毂电机驱动系统作为先进的驱动方式越来越受到世界各国研究学者和汽车制造商的关注。
轮毂电机驱动具有很好的灵活性,可以将电机布置于前轮、后轮或者所有车轮中,直接驱动轮毂旋转,相对于传统的内燃机、单电机优势很明显,具体表现在以下几个方面:(1)轮毂电动机技术的最大特点就是将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内,省去了离合器、变速器、传动轴、差速器等大量机械部件,将传统车辆的硬连接转为软连接,通过电子控制器,实现各轮毂从零到最大速度的无极变速和轮毂间的差速要求,传动效率提高。
(2)车辆的结构简化,整车匹配更加简洁,增加了汽车的内部空间,改善汽车的舒适性。
(3)采用线控四轮转向技术(4WS),有效减小转向半径,还可能实现零转向,提高转向灵活性。
(4)能够实现轮毂的电气制动、机械复合制动和制动能量反馈,有效节约能源,提高续驶里程。
3轮毂电机的驱动方式目前轮毂电机驱动方式有两种:减速驱动和直接驱动。
减速驱动时,电机多采用内转子形式,运行在高速状态,减速装置放置在电机和车轮之间,要起到减速和提升转矩的作用,减速装置可以是行星齿轮机械减速方式,也可以是磁齿轮减速方式。
-182-科学技术创新2019.09轮毂电机驱动技术的研究田太伟戚龙喜凌素琴(江苏远东电机制造有限公司,江苏泰州225500)摘要:新能源汽车是未来汽车行业的主流,轮毂电机驱动技术的发展象征着新能源汽车驱动发展的重要方向。
在此背景下,本文简要从轮毂电机驱动的技术进行概述,介绍轮毂电机的驱动形式以及轮毂电机驱动系统在电动汽车上的应用,以其对新能源汽车的发展具有借鉴意义。
关键词:电动汽车;驱动;特性分析中图分类号:U463.343文献标识码:A文章编号:2096-4390(2019)09-0182-02随着经济社会的不断发展,人们的生活水平得到逐步提升,对环境的要求也越来越高。
汽车排放的尾气一直被认为是环境污染的重要来源,因此使得能源与环保问题长期成为了汽车领域发展的瓶颈,其对汽车领域的发展也具有一定的制约作用。
世界各国的汽车公司以及政府都在积极推进和研究新能源汽车的发展,明确了新能源汽车的范围是纯电动汽车、燃料电池车以及插电式混合动力车等。
在新能源汽车领域,轮毂电机是汽车的核心组成部件,在新能源汽车领域起着举足轻重的作用,下文将简要对轮毂电机驱动技术进行简要介绍。
1轮毂电机驱动技术概述纵观世界新能源汽车的发展,欧洲、美国以及日本等发达国家在新能源汽车领域已经形成了较为完善的汽车产业链,欧盟计划在2020年生产新能源汽车数量超过五百万辆,同时已经下拨14.3亿欧元用来支持新能源汽车的研发;此外,日本计划在2020年将新能源汽车的占比提升至50%;我国工信部在《节能与新能源汽车产业发展规划》中指出到2020年我国的新纯电动车以及PHEV的市场份额为500万辆,汽车的电动化是大势所趋,其核心部件电机作为主要的驱动方式在新能源汽车的发展过程中发挥着重要的作用。
目前在汽车行业普遍采用的电机为轮毂电机,如图1所示为轮毂式电机的外观图。
轮毂电机安装在空间相对较小的轮毂中,使电机系统受磁场饱和、路面激励以及负载等因素的影响较为明显,因此可以严格控制轮毂汽车的性能。
1 2 3 4 51 前言随着能源短缺和环境污染形势日渐恶化,新能源汽车已成为世界各国的重点研发领域。
电动车作为最主要的新能源汽车类型,电驱动技术是其核心技术之一。
随着电池、电机等电动车相关技术的日渐成熟,产品级电动车已经实现量产化,轮毂电机以其突出优势,得到国内外整车及零部件厂商持续的关注和研发投入。
本文对轮毂电机进行概述,说明其技术优势和难点,对当前主流轮毂电机产品及其驱动的电动车进行综述,总结由轮毂电机引发的技术发展趋势。
轮毂电机将2个或多个电机集成于轮毂内部,驱动形式可分为减速驱动和直接驱动。
减速驱动型轮毂电机多采用内转子结构实现减速驱动,由于电机转速高,需要配置减速器降低输出转速并增加转矩,以适应车轮的输出需求。
直接驱动型多采用外转子结构实现直接驱动,无需减速机构,可实现驱动系统轻量化,但装备直接驱动轮毂电机的电动车在起步时,转矩从零开始上升,导致加速性较差。
两种驱动形式的优缺点如表1所示。
直流电机、永磁无刷直流电机、开关磁阻电机、异步电机、永磁同步电机等均可用于研发轮毂电机。
目前先进轮毂电机多采用效率高、功率密度大、可靠性好的永磁同步电机。
表1 不同类型轮毂电机优缺点对比减速驱动类型的轮毂电机按照减速机构类型,又可分为同轴摆线减速器式轮毂电机、同轴行星齿轮减速器式轮毂电机和偏轴式轮毂电机。
2.2 轮毂电机和轮毂电机电动车优势轮毂电机作为电动车动力源,本身具有一系列优势,包括:响应速度快、转矩控制精度高、可提供驱动和制动转矩、可独立进行转矩控制、使用寿命长等。
轮毂电机直接安装于驱动轮内,无需设计变速器、万向传动装置、差速器等传统传动部件,将给电动车底盘设计与控制带来巨大变革和优化,包括:(1)系统效率提高,轮毂电机驱动系统比集中式电机驱动效率高出10%以上;(2)转矩响应精度高、响应速度快,可实现分布式驱动轮独立控制;(3)底盘布置自由度高,整车轻量化程度大幅提高;是混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车的优选动力源;(4)有利于实现更加优化的分布式驱动、制动控制,更便于自动驾驶上层控制策略的实现。
轮毂电机工作原理
轮毂电机是一种将电能转换为机械能的装置,主要由电动机、减速器、轮毂和轮胎组成。
其工作原理如下:
1. 电源供电:轮毂电机通过电源供电,将直流电能输入到电动机。
2. 电动机转动:电动机接收电能后,通过通电产生的磁场作用,将电能转换为旋转力。
电动机内部的定子和转子之间的磁场相互作用,使得电动机开始旋转。
3. 减速器装置:为了能够提供足够的扭矩和牵引力,轮毂电机通常配备了减速器装置。
减速器会减少电动机输出的转速,并增加扭矩,以适应车辆的行驶需求。
4. 动力传输到轮胎:电动机旋转后,通过减速器将动力传输到轮毂上,轮毂直接与轮胎相连。
受到电动机力的作用,轮毂开始旋转,从而驱动车辆前进。
轮毂电机具有结构紧凑、高效率、响应快等优点,因此在电动车辆和混动车辆中得到广泛应用。
轮毂电机知识点总结一、轮毂电机的概念及作用轮毂电机是一种与汽车车轮相连的电机,其主要作用是为了驱动汽车行驶。
传统的汽车发动机通过传统的机械传动装置(如离合器、变速箱等)将动力传输到车轮上,而轮毂电机则直接将动力传递给车轮,从而实现了汽车的行驶功能。
二、轮毂电机的组成结构1. 电机本体:轮毂电机的核心部件,主要负责将电能转化为机械能,从而驱动车轮转动。
2. 传感器:用于探测车轮转速、车速等状态信息,以便控制电机的转速和输出力。
3. 控制器:负责监控电机的工作状态,根据传感器反馈的信息调整电机的工作参数,以实现对车轮的精确控制。
4. 冷却系统:因电机工作会产生大量热能,需要通过冷却系统进行散热,以确保电机的正常工作。
三、轮毂电机的工作原理1. 电机本体通过电能转换为机械能,使车轮转动,从而推动汽车前进。
2. 控制器监控传感器反馈的车轮状态信息,根据实时情况调整电机的转速和输出力,以确保车轮稳定、高效地转动。
3. 冷却系统持续散热,确保电机在高速运转时能够维持正常温度,避免因过热而影响电机的工作性能。
四、轮毂电机的优点1. 节能环保:相比传统的内燃机驱动方式,轮毂电机无需燃料燃烧,降低了车辆尾气排放,减少了对环境的污染。
2. 空间利用率高:轮毂电机直接安装在车轮上,无需传统的传动装置,节省了车辆空间,车身结构更加灵活。
3. 精准控制:轮毂电机可以根据实时反馈的车轮状态信息调整电机的工作参数,实现对车轮的精确控制,提高了行驶的平稳性和安全性。
4. 高效性能:轮毂电机不需要传统的传动装置,避免了传动过程中的能量损耗,提高了动力传输的效率。
五、轮毂电机的发展趋势1. 功率密度的提高:随着电机技术的不断进步,轮毂电机的功率密度将逐渐增加,能够提供更加强大的动力输出,满足不同车辆的需求。
2. 体积与重量的减小:轮毂电机的体积和重量将会不断减小,使其更加适合安装在不同类型的车辆上。
3. 高效节能:未来的轮毂电机将更加注重能源利用效率和环保性能,减少能量损耗,提高整车的能效。
无刷轮毂电机工作原理无刷轮毂电机是一种应用广泛的电动机,其工作原理是基于电磁感应和电子调速技术的结合。
它由定子、转子和电子调速器组成。
我们来了解一下无刷轮毂电机的结构。
无刷轮毂电机的定子是由若干个定子线圈组成的,这些线圈被固定在电机外壳上的定子槽内。
转子则是由永磁体构成,永磁体上有若干个极对,每个极对之间有一个磁极。
永磁体被安装在电机的转子轴上,并与轮毂相连。
电子调速器则负责控制电机的转速和转向。
当电机通电时,电子调速器会根据外界的控制信号,控制电流的大小和方向。
电流通过定子线圈时,会在定子产生一个旋转磁场。
这个旋转磁场与转子上的磁极相互作用,使得转子开始转动。
转子的转动会驱动轮毂转动,从而实现车辆的运动。
无刷轮毂电机的工作原理可以从电磁感应和电子调速两个方面来解释。
首先是电磁感应。
根据法拉第电磁感应定律,当通过定子线圈的电流发生变化时,会在定子周围产生一个磁场。
而转子上的磁极则会受到这个磁场的作用力,从而引起转子转动。
通过控制电流的大小和方向,可以控制转子的转速和转向。
其次是电子调速。
无刷轮毂电机使用电子调速器来控制电机的转速和转向。
电子调速器内部有一个电路板,上面包含了微处理器和功率场效应晶体管等组件。
微处理器可以实时监测电机的转速和外界控制信号,根据设定的转速和转向要求,调整输出电流的大小和方向。
功率场效应晶体管则负责放大和输出电流信号,驱动电机正常运转。
无刷轮毂电机相比传统的有刷轮毂电机具有许多优势。
首先,由于无刷轮毂电机没有刷子,摩擦损耗小,能耗更低,效率更高。
其次,无刷轮毂电机的转子是永磁体,具有较强的磁场,转矩更大,起动更快,加速更迅猛。
此外,无刷轮毂电机结构简单,体积小巧,重量轻,适用于安装在车辆的轮毂上。
无刷轮毂电机是一种应用广泛的电动机,其工作原理是基于电磁感应和电子调速技术的结合。
通过控制电流的大小和方向,无刷轮毂电机可以实现车辆的运动。
相比传统的有刷轮毂电机,无刷轮毂电机具有更高的效率、更大的转矩和更迅猛的加速性能。
一文了解轮毂电机提醒:点上方↑『电车资源』即可免费订阅电动汽车资源网讯:众所周知,新能源汽车有三大核心部件:电池、电机以及电控。
电池方面的介绍相信大家平时经常看到,相比之下,关于电机的介绍就少的多了。
目前的新能源汽车,均采用电机驱动系统将电能转化为机械能为汽车提供动力,因此驱动电机也是新能源汽车的核心技术之一。
电动汽车资源网选取了近几年在新能源汽车领域开始发酵的轮毂电机进行介绍,一文带你了解什么是轮毂电机。
轮毂电机简介什么是轮毂电机呢?顾名思义轮毂电机是将轮毂和驱动装置直接合并为一体的电机,将电机放进轮毂里,让电机能直接驱动车轮,让车辆行驶。
轮毂电机技术也被称为车轮内装电机技术,它最大的一个特点就是将动力装置、传动装置和制动装置都整合进轮毂内,以此来将电动车辆的机械部分简化。
轮毂电机技术已经不是一种新事物了,早在1900年,保时捷就制造出了前轮装备轮毂电机的电动汽车。
上世纪70年代,轮毂电机技术在矿山运输车等领域得到应用。
乘用车轮毂电机方面,日系厂商的技术研发开展相对较早,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。
近几年国内也逐渐有自主品牌汽车厂商开始研发轮毂电机技术。
轮毂电机分类轮毂电机动力系统通常由电动机、减速机构、制动器与散热系统等组成。
其动力系统根据电机的转子类型分成两种:内转子型和外转子型。
内转子型:一般来说,内转子型采用高速内转子电机,同时装备固定传动比的减速器。
为了获得较高的功率密度,电机的转速通常高达10000r/min。
减速结构通常采用传动比在10:1左右的行星齿轮减速装置,车轮的转速在在1000r/min左右。
高速内转子的轮毂电机具有以下优点:较高的比功率,质量轻,体积小,效率高,噪声小,成本低;其缺点则是必须采用减速装置,使效率降低,非簧载质量增大,电机的最高转速受线圈损耗、摩擦损耗以及变速机构的承受能力等因素的限制。
由于内轮子轮毂电机要有集成减速器,对乘用车前轮来说,就要在其狭小有限的空间内放下电机、减速器、制动器、转向系统等,因此内转子轮毂电机较少应用于乘用车上。
电动汽车轮毂驱动系统的研究与设计随着环保信念的不断增强,汽车行业逐渐向着新能源方向发展。
其中,电动汽车因其零排放、高效节能等特点,成为当下最受瞩目的汽车类型之一。
然而,电动汽车轮毂驱动系统作为其核心技术之一,目前仍存在一定的问题和挑战。
本文将探讨电动汽车轮毂驱动系统的研究与设计,旨在展示其未来发展的潜力和方向。
一、电动汽车轮毂驱动系统简介电动汽车轮毂驱动系统是指电动汽车电机直接安装在轮毂上进行传动的一种技术。
相比于传统的中央驱动系统,轮毂驱动系统具有结构简单、节能环保等优点,被视为电动汽车未来的主流技术。
其核心就是将电力部分直接安装在车轮上,利用高扭矩、高效能的电动机通过减速器和差速器连接后驱动轮毂,保证车辆的动力输出。
同时,这种结构还能带来更少的动力传递损耗和更大的可靠性。
二、电动汽车轮毂驱动系统的优缺点1、优点(1)高效:传统的中央驱动系统要通过传动轴传递动力,因此存在传动损耗和能量损失。
而轮毂驱动系统由电机直接驱动,不存在轴传递阻力,因此具有更高的能量利用效率。
(2)静音:由于该系统无需使用变速器,因此传动部分减少,从而减少了噪声产生的机会。
同时,电动汽车本身噪音就比较小,因此轮毂驱动系统带来的静音驾驶体验更好。
(3)解决空间占用问题:传统的中央驱动系统要占据车身一定的空间。
而轮毂驱动系统直接安装在车轮上,因此不会占据车身内部空间,从而降低了车身高度,让底盘设计更加灵活。
(4)让车辆更加紧凑:同样一个车辆,在轮毂驱动系统的情况下需要的零部件较少,最终的车辆在体积上会更紧凑,车重更轻,灵活性更高。
2、缺点(1)扭力和速度:目前的轮毂驱动系统无法像中央驱动系统那样精确控制扭力和速度,这导致了在驾驶舒适度、燃效、加速和制动等方面无法达到优秀的表现。
(2)失控:轮毂电机通常会配备电刹和电动差速器,但是它们仍然存在失控的安全隐患。
为了达到安全的驾驶体验,需要继续优化控制算法。
(3)制造力量的不足:制造商需要具备更多的专业技能,用于合理地设计可以承受电机和制动器等大部件的轮毂。
- 78 -工 业 技 术1 轮毂电机驱动技术的研究现状分析在20世纪50年代初期,在美国进行了一项创造性的实践探索与研究,不仅将车轮轮毂内置入了驱动电机和传动装置,而且还将制动系统也装入其中,这就是现如今我们所见到的轮毂电机最初造型结构,后来经过不断改进,20世纪60年代末,这种轮毂电机被首次用在了大型矿用自卸车上,使其初次具有了实用性应用效果。
而在之后的几十年当中,轮毂电机始终被应用于电动汽车领域,而其首次被应用于电动自行车上,则是在我国制造并实现的,这就是在1990年,最先由清华大学研制开发的半轴结构式高速有刷轮毂电机,与此同时,还将这种轮毂电机应用到了电动自行车上,以此来为电动自行车提供了完整的驱动系统。
在此之后,还有无数的专家学者也对该项技术展开了更深层次的探究。
尤其在进入20世纪90年代后,在轮毂电机为电动自行车提供驱动技术之时,其结构主要是内转子结构,而随着技术的不断更新与成熟应用,逐渐有了外转子结构的轮毂电机,而且这一技术已经成为当前的主流应用技术。
这种轮毂电机最大的优点,就是结构简单、性能稳定,而且具有较为宽泛的调速范围,同时还没有过多的噪声产生,运行效率也极高。
但它也存在一定的缺陷,那就是转速较低,且过载能力较差,同时针对电磁设计也具有相当高的标准要求。
随着我国的电动自行车越来越多地使用直流有刷轮毂电机,而越来越少地使用交流异步轮毂电机,直至2000年以后,人们研发出了直流无刷轮毂电机,进而在2004年,随着相关技术取得重大突破,直流无刷低速轮毂电机成了主流。
逐步发展到近些年,在永磁材料和控制技术都取得了巨大进步的同时,永磁同步电机和开关磁阻电机等类型的轮毂电机问世。
综合上述分析可知,无论是车身结构的不断改良,还是控制器和蓄电池技术的不断发展,都使电动自行车行业的产业发展获得了强大推动力,而轮毂电机技术作为以上技术的基础,同时也是最关键的一项技术,也不断扩大发展。
现阶段,轮毂电机的主要形式仍以直流有刷以及直流无刷为主,这2种电机结构不仅复杂,而且稳定性并不高,同时运行效率也无法令人满意,使车辆的性能无法得到显著提升;虽然永磁同步电机以及开关磁阻电机的各项性能都比较好,但因其在电动自行车领域的应用仍处在一个实验阶段,还有很多问题需要继续改进。
轮毂电机的应用原理1. 轮毂电机的基本原理轮毂电机是一种将电动机与车轮集成在一起的创新设计,它的应用在汽车、电动车和自行车等领域具有重要意义。
轮毂电机的基本原理是将电动机安装在车轮中,通过电机的转动驱动车轮运动。
与传统的内燃机或中央电动机相比,轮毂电机具有更高的效率、更低的能源消耗和更好的操控性能。
2. 轮毂电机的优点轮毂电机具有以下几个显著的优点:•节能环保:轮毂电机采用电力驱动,不产生尾气排放,对环境友好;同时,它具有更高的能源利用率,能有效减少能源消耗。
•空间利用率高:轮毂电机将电动机与车轮集成在一起,无需额外的机械传动装置,因此不占用车辆内部空间,提高了空间利用效率。
•操控性能好:由于轮毂电机将驱动力直接传递给车轮,不需要通过传统的传动装置,因此具有更好的操控性能和响应速度。
•维护成本低:轮毂电机没有传统发动机的复杂部件,减少了维护和保养的成本,并延长了整车的使用寿命。
3. 轮毂电机的工作原理轮毂电机的工作原理是通过电动机内部的电磁场产生驱动力来推动车轮运动。
其具体工作原理如下:•电磁感应:轮毂电机内部的电磁线圈和永磁体通过电流和磁场的相互作用产生驱动力。
当电流通过电磁线圈时,产生的磁场与永磁体相互作用,使车轮受到推力。
•控制系统:轮毂电机的控制系统将电流和电压调节到合适的数值,以控制车轮的速度和转动方向。
控制系统通常采用电子控制单元(ECU)来监测和控制电机的运行状态。
•传递动力:轮毂电机将产生的驱动力传递给车轮,推动车辆前进。
驱动力的大小取决于电流的大小和电磁线圈和永磁体之间的相对位置。
4. 轮毂电机的应用领域轮毂电机的应用已经逐渐扩展到各个领域,其中包括:•汽车:轮毂电机在电动汽车和混合动力汽车中得到广泛应用,它提供了高效能源利用率和出色的操控性能,是未来汽车发展的重要方向之一。
•电动车:轮毂电机在电动自行车、电动摩托车等电动车辆中也具有重要的应用价值。
它们具有更高的功率输出和更好的节能性能,让用户体验到更好的骑行感受。
轮毂电机的原理与结构
电动轮毂电机是一种由电动机驱动轮毂旋转,从而带动车轮转动的新型电动机,其具有结构紧凑、节能环保、动力强大、维护方便等优点。
它是将传统的液压驱动系统代替机械传动,从而达到节能的无润滑及静音的目的,可以大大提高汽车的性能与操控性能。
电动轮毂电机的基本原理是将电能转换为机械能,从而推动轮毂旋转。
由于电动轮毂电机是无刷电机,所以其机械结构比传统电机精密,结构紧凑,同时无刷丝全部隐藏在机壳内,可以有效的降低电机的外壳温度,提高电机的效率。
电动轮毂电机的结构基本上分为机身、旋转部件和定子,机身由内芯、外壳和安装支架组成;旋转部件包括轴、轴承和叶轮,轴承由两个盘形的铜轴套组成,轴承被置于内芯中,电机的转子由叶轮转动;定子是由多股铁片缠绕成的圆环,另外装有两个金属定子环,当电流经过定子绕组时,在定子绕组产生磁场,使转子和定子之间产生相对应的磁力,从而产生机械动力。
电动轮毂电机具有动力输出大、节能环保、维护方便等优点,广泛应用于汽车和制造业,但同时由于电动轮毂电机的复杂结构,以及使用尖端技术,使得电动轮毂电机的制造成本、维护成本较高,需要技术工程人员的运行和维护,因此使用时需要注意在正确的使用中进行安全操作。
综上所述,电动轮毂电机的原理与结构是一种利用电能转换为机械能,从而推动轮毂旋转的电机,它是将传统的液压驱动系统代替机
械传动,从而达到节能的无润滑及静音的目的,可以大大提高汽车的性能与操控性能,但由于电动轮毂电机的复杂结构、使用尖端技术,因此使用时需要注意在正确的使用中进行安全操作。
电动汽车轮毂电机技术的发展现状与发展趋势一、引言随着全球对环保和能源转型的重视,电动汽车在全球范围内得到了广泛的关注和发展。
作为电动汽车关键技术之一,轮毂电机技术也在不断进步。
本文将介绍轮毂电机技术的发展现状,并探讨其未来的发展趋势。
二、轮毂电机技术的发展现状1、轮毂电机的定义和优势轮毂电机是一种将电动机直接安装在车轮上的驱动系统,具有结构简单、体积小、重量轻、响应速度快等优点。
它不仅可以提高车辆的能源利用率,还可以实现车辆的电动助力转向和制动能量回收等功能,从而提高车辆的经济性和环保性。
2、轮毂电机的分类根据驱动方式的不同,轮毂电机可以分为集中式和分布式两种。
集中式轮毂电机将多个电动机组装在一个轮毂内,适用于低速、短途的电动车型;分布式轮毂电机则将多个电动机分别安装在每个车轮内,适用于高速、长途的电动车型。
3、轮毂电机技术的研发成果近年来,国内外企业和科研机构纷纷投入轮毂电机技术的研发,取得了许多重要的成果。
例如,一些企业成功开发出了具有高效率、低噪音、高可靠性等特点的轮毂电机;还有一些科研机构致力于研究智能化的轮毂电机控制系统,以提高车辆的操控性和安全性。
三、轮毂电机技术的发展趋势1、智能化和自动化随着人工智能和物联网技术的不断发展,轮毂电机技术的智能化和自动化将成为未来的发展趋势。
通过引入先进的传感器和控制系统,可以实现轮毂电机的自适应调节和智能化控制,从而提高车辆的驾驶体验和安全性。
2、节能环保随着全球环保意识的不断提高,轮毂电机技术的节能环保也将成为未来的重点发展方向。
通过优化电机材料、提高电机效率、实现能量回收等功能,可以进一步提高车辆的能源利用率和环保性能。
3、轻量化和低成本化为了满足市场需求和降低生产成本,轮毂电机技术的轻量化和低成本化也将成为未来的发展趋势。
通过采用新型材料和优化设计,可以降低轮毂电机的重量和成本,从而提高车辆的市场竞争力和普及率。
四、结论电动汽车轮毂电机技术是电动汽车发展的关键技术之一,具有广阔的发展前景和重要的现实意义。
高功率密度盘式轮毂电机集成技术
实能高科
一、轮毂技术国内外现状
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。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。 作为
比较先进的驱动技术,国外有很多研究所和公司都对轮毂电机进行了
专项研究,并已经开始将其应用到实际产品中。 位于美国加州的通用
汽车高级技术研发中心成功地将自行研制的轮毂电机应用到雪弗兰
s210皮卡车中。该电机给车轮增加的重量只有约15kg,却可产生约
25kW的功率,产生的扭矩比普通的 雪弗兰s210四缸皮卡车高出60%,
加速性能也有所提高。
通用开发的为150吨的重型卡车设计的轮毂电机(内燃
动力电传动)
典型内转子结构的轮毂电机驱动系统结构示意图
日本对轮毂电机研究起步早,技术在世界上处于领先。日本庆应义塾
大学清水浩教授领导 的电动汽车研究小组在过去10年中,研制的
IZA、ECO、KAZ等电动汽车均采用轮毂电机驱动技术。 其中后轮
驱动电动汽车ECO采用的永磁无刷直流电机,额定功率618kW,峰值
功率可达20kW。
本田研发的轮毂电机实物
日本包含丰田在内的各大公司在2003年东京汽车展上纷纷推出自己
的轮毂驱动产品,如:普利司通公司的动力阻尼型车轮内装式电机系
统、丰田公司的燃料电池概念车FINE2N等等。 法国的TM4公司设
计的一体化电动轮,采用外转子永磁无刷直流电动机,额定功率为
1815kW,额定转矩为950r/min,额定工况下的平 均效率可达96.13%,
峰值功率可达80kW,峰值扭矩为670N・m,最高转速为1385r/min。
目前国内也有自主品牌汽车厂商开始研发此项技术,在2011年
上海车展展出的瑞麒X1增程电动车就采用了轮毂电机技术。
米其林研发的将轮毂电机和电子主动悬挂都整合到轮内的驱动/悬挂
系统结构图
轮毂电机驱动系统根据电机的转子型式主要分成两种结构型式:
内转子式和外转子式。其中外转子式采用低速外传子电机,电机的最
高转速在1000-1500r/min,无减速装置,车轮的转速与电机相同;而
内转子式则采用高速内转子电机,配备固定传动比的减速器,为获得
较高的功率密度,电机的转速可高达10000r/min。随着更为紧凑的行
星齿轮减速器的出现,内转子式轮毂电机在功率密度方面比低速外转
子式更具竞争力。
二、轮毂电机优缺点
优点1:电动车/新能源结构紧凑简单
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
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,同时传动效率非常高。
优点2:可实现多种复杂的驱动方式及组合
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。
优点3:便于采用多种新能源平台技术
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。
缺点1:由于现有电机技术功率密度有限,增大簧下质量和轮毂的转
动惯量,对车辆的操控有所影响
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。
但随着未来汽车技术发展的需求,高功率密度的轮毂电机技术
的寻找成为了关键。
缺点2:电制动性能有限,维持制动系统运行需要消耗不少电能
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
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。但随着高功率密度的轮毂电机的出
现,可以提供更高的制动能力,从而可以减小对附加机械制动系统的
依赖。
缺点3: 安装可靠性有待提高。 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,同时在设计上也
需要为轮毂电机单独考虑散热问题。
因此对高效率的轮毂电机有着更高的要求。效率更高,功率密度
更高的电机可以在散热密封等方案上可以使电机具有更多的空间进
行设计和安装。深圳市实能高科动力有限公司设计的全封闭高功率密
度轮毂电机方案,功率密度是目前应用技术的2-5倍,同时保持
了>95%的超高效率,是轮毂电机划时代的技术方案。
结语: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,高功率密度高效率的轮毂电机驱动技术可以使
轮毂电机技术更快的应用于新能源车型,将在未来的新能源车中拥有
广阔的前景。
本田研发的轮毂电机实物
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