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续航提升利器 占地小动力还强 轮毂电机的时代要来了?

来源 : 有车智联
发表 :  2019-10-28 14:19

第46届东京车展如今正在如火如荼的进行,在本次车展上,一个陌生的名词出现在了我们的视野中——“轮毂电机”,光看名字就让人不明觉厉。那么问题来了,什么是轮毂电机?

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其实,轮毂电机技术早就运用在了我们的日常生活当中,只是鲜有人提。在这次的文章中,我们将带着大家一起了解轮毂电机(内容略显硬核,非科技党慎入)。

什么是轮毂电机?

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顾名思义,轮毂电机就是将“动力系统、传动系统、刹车系统”集成到一起,再把电机装在轮端(集成在轮毂内侧)用于直接带动驱动轮驱动车身行驶的装置。再简单明了一点,就是将集成电机装在了轮毂上。

但说到底,轮毂电机并不算是新兴技术。

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早在1898年,费迪南德保时捷博士设计的第一台汽车就是采用两个轮毂电机驱动前轮的电动车。只是受制于那个时代又大又重的铅酸电池,没能得到普及。轮毂电机真正得以运用是在20世纪70年代,这一技术才开始运用在矿山运输车等领域。

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轮毂电机驱动系统根据电机的转子型式分为内转子式和外转子式,两者最大区别就是采用的是不同的转子电机,外转子式采用的是低速外转子电机,电机的最高转速在1000-1500rpm;内转子式采用的是高速内转子电机,电机的转速高达10000rpm。

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因为轮毂电机没有传统的离合器、半轴、变速器等部件,大大节省车辆的内部空间。它将动力、传动和制动装置都整合到了轮毂内,所以各个车轮独立驱动,非常容易实现四轮驱动形式,对于多轮胎车辆以及特种车辆都有非常大的价值。据说搭载轮毂电机的电动汽车可以有效的提升续航里程,并在加速时能爆发出惊人的成绩。

发展到如今,目前市面上的电动自行车来说几乎都在使用轮毂电机。看到这里你可能就要问了,既然轮毂电机这么好,那为什么到现在这项技术还只出现在概念车上,甚至连一辆真正意义上搭载轮毂电机的量产汽车都没有呢?

事实上,轮毂电机技术的落实在电动车上还有这一重重技术上壁垒。

制约轮毂电机发展的几大技术因素

1. 难以降低簧下质量

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将电机搭载到轮毂上后,会让车轮的占重比大幅增加,这样会导致簧下质量的增加。簧上质量和簧下质量的比值决定了一辆车的操控性、舒适性、加速性能,簧上质量与簧下质量比值越大,则各方面的表现会趋于更加优异。要知道,电动车的电机占据了整车绝大一部分质量。想要把电机集成到轮毂上,第一个需要攻克的难关便是减重。

2. 散热困难

电动车搭载的永磁同步电机在温度超过200℃时会发生退磁现象,这也是永磁体的一个致命缺陷,一旦退磁,电机的功率和效率都会有大幅度的衰减。和我们平时骑电动车不同,电动汽车的制动需要通过车辆上的刹车盘,一旦将电机布置在轮毂内,在刹车时,因刹车产生的高温会直接传导到轮毂内,从而引发电机升温退磁的风险。

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想要解决这个问题,单单从绝缘体来考虑是不够的,因为电机在运转时也会发热,电机的散热能力需要进一步提升。目前,米其林、普利司通等企业也在致力解决这个难题。

他们想一方面想通过水冷系统冷却电机的定子,另一方面通过高效的制动动能回收系统尽可能的减小刹车系统热量的介入,从而减小刹车负荷。最后因刹车产生的温度,再通过良好的通风散热设计把热量散发出去,并且在刹车系统和电机之间加入硅钢片来进行隔热,从而将电机温度控制在一个安全的范围内。

3. 轮内空间有限,对电机要求高

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将电机、制动、冷却系统集成在轮毂内需要大量的空间,而轮内空间又十分有限,想要加装轮毂电机必须做到对电机的高度集成,否则动力以及扭矩将会受到限制。除此之外,在车辆的行驶过程中,车轮常会处于一个比较恶劣的工作环境,如砂石、雨水以及路面冲击都会对电机有一点的影响,因此对于电机的封闭性、抗腐蚀性以及稳定性都有着较高的要求,这需要车企投入大量的精力去解决这个问题。

我国轮毂电机发展现状

我国最早将轮毂电机运用在车上是在2004年,当时比亚迪推出采用四个轮毂电机独立驱动的最新驱动模式,通过双后轮驱动,让整车实现了120 km/h的速度。但由于技术不成熟以及成本过高,终究没有实现量产。

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瑞麟M1-REEV(已停产)

随后在2011年,奇瑞汽车也推出了一款336V轮毂电机的瑞麟M1-REEV增程型纯电动汽车,这辆车的四个车轮均采用独立的轮毂电机驱动,并采用了增程式动力总成。虽说实现了量产,但由于当时国内充电桩还尚未普及,充电成为了一大难题,再加上技术的不成熟,迫于市场压力,瑞麟不得已停产,轮毂电机的研发也暂时被搁置。

说到底,我国轮毂电机在电动车方面的运用相较国外还是有些落后的,但随着新能源汽车电驱技术的进步,轮毂电机技术也越来越受到重视和关注。今后轮毂电机驱动技术的研发主要致力于低成本,高效率,电机转速和转矩变化范围广,可以有效解决抗振和冷却等问题。

写在最后

随着新能源汽车电驱技术的进步,轮毂电机技术也越来越受到重视和关注。轮毂电机技术的落实对于电动车来说将是一场颠覆性的革新,因为它不仅节省空间,还能提升传动效率,是新能源车发展的一个很好的方向。但是目前来看这项技术还存在许多问题,众多科研工作者正在努力克服这些难关,我们相信轮毂电机的量产指日可待。

责任编辑 : 马琨

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