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一文读懂“轮毂电机”

时间:2020-04-14

  轮毂驱动电动汽车是一种新兴的电动汽车,有两种基本形式,即直接驱动式和带轮边减速器电动轮。轮毂电机技术是将电机安装在车轮轮毂中,省略了传统的离合器、变速器、主减速器及差速器等部件,简化了整车结构,提高了传动效率。所以轮毂电机技术也被称为车轮内装电机技术,其最大特点就是将动力装置、传动装置和制动装置都整合一起到轮毂内,得以将电动车辆的机械部分大为简化。

  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。

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国内外轮毂电机研究现状

  轮毂电机的应用早在100多前就已经出现,号称有史以来第一台混合动力汽车——Lohner Porsche,它是由一台汽油内燃机、四个轮毂电机和电池组构成的混动系统,整车结构简单,并且实现小范围量产。

  目前国际上对轮毂电机电动汽车的研究主要以日本为主,日本从1991年开始涉足轮毂电机研发领域,但从产业层面来看,欧美公司占据主导地位,如荷兰e-Traction、美国Protean、欧洲Elaphe,都先后有系列产品诞生。

  国内从2010年开始研发轮毂电机技术,对于轮毂电机技术的研究尚不成熟,还处于起步阶段。但是国内企业已经通过外延并购的方式布局轮毂电机领域,如泰特机电、万安科技、亚太股份分别投资了 e-Traction、Protean. Elaphe。在科研方面,主要是高校和一些科研单位对该技术进行相关研究,随着近几年国家关于电动汽车重大课题“863”项目的深入开展,轮毂电机技术取得了一系列的研究成果。

轮毂电机技术优点

轮毂电机作为电动车动力源,具有一系列优势

  技术优势

  一、能耗低且高效节能:因轮毂电机省去了离合器、变速器等装置,传动效率得到大幅提升。就目前发展趋势来说,新能源车主要通过电力驱动,轮毂电机完全可作为主要驱动力;而对混合动力车型来说,轮毂电机又可充当起步和急加速的补充动力,可减少30%的燃油消耗,同时又能实现80%的制动能量回收,提高车的续航里程。

  二、集成化且轻量化:轮毂电机将动力、传动、制动整合于轮毂内,底盘结构大幅简化节省车内空间,提高汽车空间利用率,并减轻了30%的自身重量。

  三、实现多种复杂的驱动方式:无论前驱、后驱还是四驱形式,轮毂电机都可以轻松的实现。

  四、驱动灵活,更加操控:轮毂电机直接驱动车轮,MCU无需繁杂操作指令就可以高精度地控制车轮的转速和扭矩,满足不同工况下的行驶需求。

  五、优化车辆结构:轮毂电机可以优化车辆空间利用率,不仅可以提高传动效率,还可以让乘客享受更大的车内空间。

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  研究院研究成果

  当前轮毂电机面临着诸如小尺寸大扭矩广域高效电机设计制造、抗震散热、防尘防水、簧下质量变化引起的整车操稳性变化、多车轮分布式控制、低成本高可靠性等诸多挑战。

  研究院轮毂电机技术对传统汽车的传动结构进行了创新改造,将驱动和制动都集成到轮毂内,在模块化开发,降低整车系统产业成本,提升整车动力系统效率、轻量化、制动能量回收等众多方面优势明显。

  ●应用范围

  ◎纯电动、混合动力新能源汽车动力系统

  ●主要功能

  ◎双轮毂电机控制器实现快速高效驱动制动

  ◎集成制动系统、提升整车能量回收效率

  ◎多车轮分布式控制,驾驶特性多样化

  ◎支持新能源汽车混动系统的快速改造

  ● 产品特点

  ◎基于小尺寸大扭矩轮毂电机高集成度设计

  ◎基于仿真技术的广域高效轮毂电机系统设计

  ◎基于汽车功能安全等级的扭矩矢量控制器设计

  ◎高功率密度和扭矩密度的轮毂电机控制器

  ● 应用案例

  ◎搭载于上汽通用五菱E100,陕汽某物流车,进行装车试验

  由于轮毂电机技术较新,因此在这个领域全球范围内还没有针对这项技术的测试标准或者规范,国内也尚无轮毂电机方面的国家标准和行业标准。随着车用轮毂电机系统产品的研究和生产不断深入,需要有相应的标准来进行规范和引导。于是,研究院牵头组织,联合华人运通技术有限公司、万安科技股份有限公司、杭州亚太依拉菲动力技术有限公司和上海电驱动股份有限公司等共同制定轮毂电动轮总成系列团体标准,该系列标准已通过中国汽车工程学会立项申请,目前处于在研阶段。

  轮毂电机技术是未来新能源汽车驱动体系研究的重要方向,对于促进新能源汽车领域及环保领域的发展有着重要的意义。可以预见,随着研究的不断深入,电机性能的不断提高,以及电池技术、动力控制系统和整车能源管理系统等相关技术的突破,轮毂电机将在电动汽车上取得更大的成功。如果未来想要大规模量化生产轮毂电机需要突破很多技术难题,只有在技术上取得成就与进步,才能使轮毂电机在国内外市场上取得更为广阔的发展与应用。

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关于我们

  清华大学苏州汽车研究院成立于2011年,是清华大学第一所面向产业应用的专业化派出研究院,致力于智能网联、新能源、节能减排等汽车新技术领域的应用技术研发、科技成果转化和高新技术成果转化,孵化企业100多家,成为我国汽车产业创新发展的重要支撑平台。

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