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轮毂电机是怎么工作的?

德旭汽贸 2019-01-16 04:41:36

轮毂电机技术又称车轮内装电机技术,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,一通电则定转子相对运动。 电子换相器(开关电路)根据位置传感器信号,控制定子绕组通电顺序和时间,产生旋转磁场,驱动转子旋转。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,保时捷就首先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。而对于乘用车所用的轮毂电机,日系厂商对于此项技术研发开展较早,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。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。


轮毂电机的技术就是将电机装在轮毂内,不经过任何机械结构的传递,直接驱动车轮,本质就是直驱电机。就是这么简单。


它的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。

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。


轮毂电机不足:

1、轮毂电机要安装在轮圈内,增大簧下质量和轮毂的转动惯量,对车辆的操控有所影响,譬如以Protean公司生产的轮毂电机来看,单个电机的质量为30kg。(面对颠簸路况的糟糕乘坐感受吧) 

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。

2.、电制动性能有限,维持制动系统运行需要消耗不少电能,电涡流制动容量不高,在重型车上需要配合机械制动系统共同工作。对于电动车而言,要达到更高的制动效果则需要耗费更高的能量,在一定程度上影响了续航里程。(一辆汽车开着开着就没电了是怎样一种体验?) 

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。

3.、工作环境恶劣,面对着防水、防尘、防高温、防老王的各种考验(悲剧……) 有没有一种瞬间破功的感觉? 

由于轮毂电机增加了簧下质量,会影响车辆的操控性能,此外,还有很多防水防尘防震和散热的挑战需要克服。另外轮毂电机还没有大规模量产,成本居高不下,推广普及还需要一定时间


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