展望轮毂电机和轮边电机谁主沉浮

点击次数:   更新时间:2020-08-07 01:28     作者:利发国际

  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。

  轮毂电机技术并非新生事物,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。

  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。

  轮边电机是电机装在车轮边上以单独驱动该车轮,轮毂电机是电机嵌在车轮轱辘里,定子固定在轮胎上,转子固定在车轴上而不是将动力通过传动轴的形式传递到车轮。

  分布式驱动技术是近些年比较热的技术,一些企业一直在研究分布式驱动。轮边驱动系统与中央驱动系统相比较,驱动力更集中,也会更精细化,因此在客车行业里受到较高的关注。

  轮边驱动虽然优势突出,但是其存在的技术难题也不容忽视。目前轮边驱动系统主要问题集中在电机的控制上,哪台电机需要工作,在什么样的工况下工作,这需要很长的时间来研究。

  车辆转弯时两侧车轮转动的速度不一致,分布式驱动取消差速器之后,需要电子差速控制器来完成转弯,然而目前国内这项技术还达不到使用要求。

  轮边驱动系统的驱动精细程度很高,甚至能够精确到多少转矩和扭力,但是越精细控制起来就会越复杂。

  采埃孚是国际上首家生产电驱动车桥的轮边电机企业,该公司的轮边驱动技术最早用于沃尔沃商用车。在我国,比亚迪、长江客车(五龙公司)的轮边电机客车在2014年相继问世。同时,中植客车等国内大型客车企业生产的独立悬架轮边电机产品也开始进入公告目录。可以说,2014年是我国轮边电机客车市场化的元年。

  比亚迪作为国内首家推出轮边驱动桥的车企,迄今为止搭载轮边电机的比亚迪K9客车已经有数千辆公交车投入运行。然而,从轮边电机驱动客车的市场运行情况来看,除了比亚迪一枝独秀之外,其他企业似乎并无太大起色。那么,轮边电机客车走向市场的过程中,究竟有哪些问题成为掣肘因素?

  轮边电机和轮毂电机同属分布式电驱动桥,都是双电机驱动。不同的是一个把电机放进轮毂内,一个把电机放在车轮边。

  外转子电机由于转速低、转矩大,通常都不需要减速机构,而采用直驱方案。但是由于外转子电机的结构特性,决定了其体积较大,导致占用空间大、重量偏大,这是其最大问题。

  轮边减速驱动一般采用高速内转子电机,配备固定传动比的减速器,能获得较高的功率密度,内转子电机的转速最高可达到10000 r/min。

  高速内转子电机配备的减速器一般采用行星齿轮减速机构,包括行星轮、太阳轮和行星架,安装在电机与轮毂之间。电机输出的转矩通过行星齿轮减速机构的减速增矩驱动轮毂转动,从而使汽车前进。

  只能使用特制钢圈和大单胎,导致成本上升、可维修性和可更换性下降。另外体积大导致的另一个问题就是散热困难。

  内转子轮毂电机和轮边电机在传动结构上已经趋同:都是内转子电机+减速器,所不同的只是一个把电机藏在轮毂里,一个放在轮边。

  由于内转子轮毂电机需要集成减速器,对于乘用车前轮来说,狭小的空间内需要布置电机、减速器、制动器、转向系统等等,故内转子轮毂电机较少见于乘用车应用。

  开发电动汽车(EV)的日本风险企业SIM-Drive宣布,2010年1月到2011年3月推进的“第一轮先行开发车业务”的试制车辆已经完成。虽然开发车辆“SIM-LEI”的锂离子充电电池容量与日产汽车的EV“LEAF”(中国名:聆风)相当,但续航距离却达到了后者1.5倍以上的333km(JC08模式)。

  LEI是“Leading Efficiency In-wheel motor”的首字母缩写。此次开发该车时,SIM-Drive制定了“与量产直接挂钩”的开发目标。因此,当时所面临的课题是,如何确保可供5名成人乘坐的车内空间及超过300km的实用续航距离,以及采用适合量产的车身构造等。

  由于马达本身可确保扭矩,因此不再像原来的EV马达那样需要减速器,从而可减少摩擦损失。“因为没有主传动齿轮、差动齿轮、传动轴等,摩擦损失可减少10%左右”(SIM-Drive车辆开发统括部长兼车辆试制评估室长线、福特

  福特汽车公司2013年展示了一款以福特嘉年华为基础开发的eWheelDrive轮毂电机驱动汽车。eWheelDrive轮毂电机驱动系统将独立的电动机集成于两个后轮毂中,转向系统采用了全新的设计,能够让车辆无需转向直接平移进人侧方泊车位。

  轮毂电机的分布式驱动模块是怎么组成的?湖北泰特的技术平台提供了高效、安全、可靠的“交钥匙”的电驱动总成技术,其自主研发的The Motion全套动力总成由四部分组成,分别是:

  湖北泰特制造的e-Traction轮毂电机,将轮胎、轮毂、永磁同步外转子、定子、逆变器、压盘集成在车轮内,其峰值输出扭矩可高达6000-10200Nm,最高转速达到500rpm/85-97kmph,堪称超低速大扭矩。

  早在2016年9月,作为天海集团子公司的泰特机电便耗资5500万欧元全资收购了e-Traction公司。

  从目前的应用来看,轮边电机已经开始进入产业化,而轮毂电机尚在批量应用的前夜。

  乘用车方面,由于舒适性和操控性要求更高,轮毂内布置空间更小,制动及散热和簧下质量等问题更加难以解决,所以轮毂电机在乘用车上的应用更加困难,尽管福特嘉年华已在几年前推出了轮毂电机汽车,但并没有被市场所认可;这也反应了汽车行业的一大特点:技术过关不等于产业化,也就是说,攻克技术难点、能够实现量产,不等于消费者买账,这中间还有成本、性能、故障率等等多方面和维度的考量。


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