新能源汽车为什么不采用轮毂电机?
汽车资讯
日期:2021-11-26 00:42

来源 | 百家号汽车观察家,驱动视界

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前不久,在和一个朋友在闲谈的过程中,聊到新能源车为什么不用轮毂电机的问题。他觉得像他的雅迪一样,如果把电机集成在汽车轮毂里,就可以省出更多的驾乘空间,猛然一听还真有点道理。那么,为什么现在的新能源汽车基本没有采用轮毂电机的呢?
轮毂电机有百年历史
首先向大家解释解释什么是轮毂电机。通俗来讲,轮毂电机就是把电机直接装在车轮里,省掉半轴等传动部件。
目前,新能源汽车主要的驱动方式是:电池驱动发动机舱内的电机,然后电机通过半轴把动力传递给车轮。试想,如果一辆车采用了轮毂电机,那么电池就可以直接供电给集成在轮毂的电机,从而为发动机舱省出不少空间,是不是这个道理?
另外,动力系统因为取消了很多传动部件的缘故,动力传递效率也将变得更高,加速更直接,而且四轮独立互不干涉,甚至可以实现原地掉头等高难度动作。
早在100年前,保时捷就造了一款搭载轮毂电机的电动车。除了保时捷之外,其他车企也对轮毂电机极为感兴趣,前前后后也研制出了不少搭载轮毂电机的新车。这其中,法国跑车小厂Venturi更是研究到“走火入魔”,他和米其林合作,推出了采用米其林“主动轮”技术的Volage跑车。这辆车不仅搭载轮毂电机,更是将悬挂、盘式制动器集成在轮毂内。
轮毂电机的驱动技术要求
考虑到电动汽车运行工况的复杂性,并结合轮毂电机驱动方式的特点,对轮毂电机的技术要求主要包括:
(1)由于汽车自重和轮毂空间有限,要求轮毂电机具有较高的转矩密度。
(2)为满足汽车的快速起动、加速、爬坡和频繁起停等要求,轮毂电机应具有非常宽的调速范围和较强的抗过载能力,且在较宽的转速、转矩工作区域内能保持较高的效率。
(3)轮毂电机应能承受高温、低温、剧烈振动和多变天气的影响,在各种恶劣环境下能够正常工作。
(4)在多种复杂行驶工况下,轮毂电机应具有较强的抗干扰能力和较高的控制精度。
轮毂电机为什么没有大规模量产?
虽然说轮毂电机有很多优点,但也存在诸多缺点,而这些缺点也正是其不被大规模使用的原因。
首先,轮毂和电机集成在一起,无疑增加了簧下质量,致使整车的舒适性以及操控性大打折扣。这就和我们穿的鞋一样,如果鞋子太重,那走路肯定不方便,动作反应也会变迟钝。
其次,轮毂电机散热困难。由于轮毂电机集成在轮毂内,散热环境差,容易导致电机过热,影响电机寿命。另外车轮摩擦生热加上电机发热,很容易造成轮胎的损坏。
第三,轮毂电机的环境适应性差。轮毂电机因为集成在轮毂中,所以离地间隙相对较低,那么在遇到雨雪、砂石、泥泞路段或者涉水路段的时候,比较容易受到冲击或者破坏。
第四,永磁材料退磁。轮毂电机一般是表贴式转子结构,磁钢直接面对气隙磁场,容易退磁。要改善这个问题,需要借鉴集中式电机的发展道路。就是由表贴式过渡为内插式转子结构,由单层结构,过渡为双层结构。磁钢埋入铁芯后,铁芯能起到对退磁磁场旁路的作用,不让永磁体直接面对退磁磁场。
第五,轮内空间有限,电机难做得很大,导致动力和扭矩受到较大限制。
第六,成本。从研究角度来说,轮毂电机让人们对未来驱动技术的发展十分乐观,但是由于其成本一直居 高不下,导致轮毂电机驱动技术的大规模商业化应用尚未实现。在车辆的前轮或后轮,轮毂电机成对搭载,甚至在四轮以上的更多车轴应用,且每个轮毂电机常规各采用一套独立的电控系统,故相同的功率输出条件下,若车辆动力系统选用轮毂电机驱动方案,价格成本将是中央电机驱动方案的数倍。
第七,产业化。轮毂电机产业化之路,必须要有上下游产业链的同步工程支持,各展所长解决技术及成本等难点。轮毂电机的专业零部件供应商,尚需在 3 ~ 5 年内持续配合样件开发及奠定稳定供货能力、打破国外知识产权垄断; 整车厂家推动低地板型式等新一代汽车底盘动力学一体化控制系统研发,将制动/ 驱动、转向主动悬架等功能集成于“主动轮”或“电动轮”,提升燃料电池及电动汽车等新能源车在可用车内空间、续航里程、智能驾驶及操控安全等方面的商业价值; 完善普通终端客户用车体验及产品售服体系,对产业化推广进度影响巨大。
最后,综合来看,车企想要使用轮毂电机,那么就得解决以上存在的问题,而这些问题看上去个个都比较棘手。所以经过衡量对比,车企发现现阶段采用的传统方式布置电机,无论是技术还是设计,都要比使用轮毂电机更加成熟。不过,随着技术的进步,轮毂电机也是有可能被大规模应用到量产车上的。

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