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新能源汽车轮毂电机驱动最全手艺解析和国表里

作者:admin 发布时间:2018-09-20 04:34

  秒速赛车开奖平台全文共8672字、61张图,因为内容较多,为便利阅读,次要内容编纂为目次如下:

  轮毂电机手艺也被称为车轮内装电机手艺,它的最大特点就是将动力安装、传动安装和制动安装都整合一路到轮毂内,得以将电动车辆的机械部门大为简化。

  轮毂电机手艺并非重生事物,早在1900年,就曾经制造出了前轮配备轮毂电机的电动汽车,在20世纪70年代,这一手艺在矿山运输车等范畴获得使用。上个世纪七八十年代在白俄罗斯白杨系列洲际弹道导弹发射车上就有使用,别的,在矿山电动轮上也有使用(不外事实是轮毂电机仍是轮边电机还有争议)。

  轮毂电机被一部门人认为是新能源汽车驱动系统最佳处理方案。其最大的特点就是将驱动、传动和制动安装都整合到轮毂内,省略了离合器、变速器、传动轴、差速器、分动器等传动部件。它的呈现,很有可能倾覆汽车零部件财产款式。

  轮毂电机驱动系统按照电机的转子型式次要分成两种布局型式:内转子式和外转子式。此中外转子式采用低速外转子电机,电机的最高转速在1000-1500r/min,无减速安装,车轮的转速与电机不异。

  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。跟着更为紧凑的行星齿轮减速器的呈现,内转子式轮毂电机在功率密度方面比低速外转子式更具合作力。

  外转子电机因为转速低、转矩大,凡是都不需要减速机构,而采用直驱方案。可是因为外转子电机的布局特征,决定了其体积较大,导致占用空间大、分量偏大,这是其最大问题。

  错误谬误是:在起步、顶风或爬坡等需要承载大扭矩的环境时需要大电流,很容易损坏电池和永磁体,电机效率峰值区域小,负载电流跨越必然值后效率下降很快。

  外转子轮毂电机虽然体积大、分量大,可是因为布局相对简单、传动链条少、效率高,曾经有部门企业进入量产形态。

  内转子轮毂电机转矩小、转速高,需配备减速器方可驱动车轮。内转子轮毂电机和轮边电机在传动布局上曾经趋同:都是内转子电机+减速器,所分歧的只是一个把电机藏在轮毂里,一个放在轮边。

  长处是:因为内转子电机在高转速下运转,故具有较髙的比功率和效率,并且体积小,质量轻,通过减速布局的增矩后,输出转矩大,爬坡机能好,能包管汽车在低速运转时获得较大的平稳转矩。

  错误谬误是:难以实现润滑,会使行星齿轮减速布局的齿轮磨损较快,利用寿命变短,不易散热,噪声比力大。

  因为内转子轮毂电机需要集成减速器,对于乘用车前轮来说,狭小的空间内需要安插电机、减速器、制动器、转向系统等等,新疆时时彩故内转子轮毂电机较少见于乘用车使用。

  内转子+减速器方案理论上功率密度更高、布局更紧凑,但因为手艺过于复杂,目前尚未见到量产的产物。

  对于保守车辆来说,离合器、变速器、传动轴、差速器甚至分动器都是必不成少的,而这些部件不单分量不轻、让车辆的布局更为复杂,同时也具有需要按期维护和毛病率的问题。可是轮毂电机就很好地处理了这个问题。

  别的,虽然轮毂电机比通俗轮毂要重不少,可是对整车来说,仍是减重良多的。对于电动汽车来说,减重意味着续航能力的添加,就能够把电池做的再小一点了。

  轮毂电机不单简化布局,同时传动效率也要超出跨越不少。保守的传动系统因为布局的复杂性,每一级传动都有传动效率的丧失,轮毂电机间接驱动车轮,避免了传送路径上效率的丧失,能够提拔效率,节流能量。

  因为高度集成化,省去了两头的传动机构,能够节流前舱的安插空间,以及四驱车辆的后排座椅的凸起,乘客能够享受更大的车内空间。

  因为轮毂电机具备单个车轮独立驱动的特征,因而无论是前驱、后驱仍是四驱形式,它都能够比力轻松地实现,全时四驱在轮毂电机驱动的车辆上实现起来很是容易。

  因为电机间接驱动车轮,MCU(电机节制器)只需要一个简单的指令就能够间接节制车轮的转速和扭矩(并且精度很是高),能够很容易的实现很是复杂的节制。

  理论上,因为节流了复杂的传动机构,机构更简单,零件更少,整车成本会下降。可是目前因为轮毂电机财产化还远远不敷,并且手艺被少数公司垄断,轮毂电机成本还居高不下。

  理论上若是轮毂电机扭矩足够大,能够收受接管100%制动能量,只是受限于电池组的充电功率,现实上可以或许最大实现15%的节能。

  因为轮毂电机的高集成度,轮毂电机理论上只与车轮大小相关,所以更容易模块化,避免反复开辟,能够缩短新车型的开辟周期和开辟费用。

  新能源车型不少都采用电驱动,因而轮毂电机驱动也就派上了大用场。无论是纯电动仍是燃料电池电动车,抑或是增程电动车,都能够用轮毂电机作为次要驱动力。

  即即是对于夹杂动力车型,也能够采用轮毂电机作为起步或者急加快时的助力,可谓是一机多用。同时,新能源车的良多手艺,好比制动能量收受接管(即再生制动)也能够很轻松地在轮毂电机驱动车型上得以实现。

  对于通俗民用车辆来说,常常用一些相对轻质的材料好比铝合金来制造吊挂的部件,以减轻簧下质量,提拔吊挂的响应速度。

  可是轮毂电机刚好较大幅度地增大了簧下质量,同时也添加了轮毂的动弹惯量,这对于车辆的操控机能是晦气的。

  对汽车来讲,簧下质量会对汽车的机能发生很大影响,本来的驱动系统是在悬架以上,而轮毂电机遇使悬下分量添加一倍多,这对汽车的平顺性严峻恶化,不是轮毂电机不克不及用,而是使用在汽车上会严峻影响其机能。

  对悬架布局做出严重改变大概能避免这个问题,但悬架的变化就相当于整车全新一代的车型开辟,难度很大。

  虽然跟着手艺的前进,电动汽车会逐渐轻量化,但轮毂电机手艺也会不竭前进,向轻量化的标的目的成长。只需簧上和簧下质量连结比例,对整车机能的影响就不会太大。

  此刻的保守动力商用车曾经有不少配备了操纵涡流制动道理(即电阻制动)的辅助减速设备,好比良多卡车所用的电动缓速器。

  而因为能源的关系,电动车采用电制动也是首选,不外对于轮毂电机驱动的车辆,因为轮毂电机系统的电制动容量较小,不克不及满足整车制动机能的要求,都需要附加机械制动系统。

  对于通俗电动乘用车,没有了保守内燃机带动的真空泵,新能源汽车传动系统就需要电动真空泵来供给刹车助力,但也就意味了有着更大的能量耗损,即即是再生制动能收受接管一些能量,若是要确保制动系统的效能,制动系统耗损的能量也是影响电动车续航里程的主要要素之一。

  此外,轮毂电机工作的情况恶劣,面对水、尘埃等多方面影响,在密封方面也有较高要求,同时在设想上也需要为轮毂电机零丁考虑散热问题。

  车轮因为经常需要处在大负荷低速爬长坡工况下,电机又放置在狭小的车轮内,容易呈现冷却不足导致电机过热,别的制动也会导致电机过热。轮毂电机材料退磁是业界比力关心的问题。

  在汽车制动时,制动器会发生很大热量,热量会间接传到电机上,一般环境下,电机材料达到200℃以上时会较着呈现退磁现象,目前还没有任何手艺体例能够处理这个问题。

  电机永磁体温度达到140℃的时候就会起头呈现退磁现象。那么,若何让磁体低于140℃?

  电机热退磁现象确实具有,但若是有优良的冷却系统,能让热及时分发,能够避免电机材料退磁。一个思绪的处理方案是:在不影响电机利用效率的环境下,通过严酷的散热阐发,采用水冷的方式进行散热,次要是从冷却水路的安插傍边考虑,来满足电机的利用要求。

  此刻的环境是轮毂电机开辟商只做电机,不做轮毂。其实轮毂能够做成电扇的形式来达到冷却结果,若是把轮毂和电机放在一路分析设想,有可能获得额外的冷却结果。

  目前曾经有人通过水冷来冷却定子,转子能够由风来冷却。别的,电机最大的热量来便宜动器,汽车在制动过程中发生的热量会对电机有附加影响,若是把热量无效离隔,也能够减轻电机的热负荷。

  别的,将硅钢片放置在刹车盘内进行防护,汽车在制动时摩擦发生的热量会进行一层层隔热处置,加上在电机定子里利用冷却水进行降温处置,从而使电机材料达到不会退磁的温度。

  轮毂电机手艺在全球范畴内起步较早,但在国内还不成熟。近年来,国外轮毂电机驱脱手艺的使用次要体此刻两个方面:一是以轮胎出产商或汽车零部件出产商为代表的研发团队开辟的集成化电动系统;二是整车出产商与轮毂电机驱动系统出产商结合开辟的电动汽车。

  而在我国国内对于轮毂电机的研究多集中于高校,产物均为电动汽车,与此同时,自主品牌汽车厂商也纷纷推出了本人的轮毂电机手艺产物,国内的汽车商虽然可以或许出产电动汽车,可是对于轮毂电机驱脱手艺的研究尚不成熟,特别是在高转矩轮毂电机开辟方面,与国外先辈产物仍有必然差距。

  就目前来看,业界对轮毂电机手艺的概念分为两派。一方认为,轮毂电机有较着劣势,手艺曾经能够达到财产化程度;另一方认为,轮毂电机手艺瓶颈很难冲破,短期内不宜大规模推广。

  轮毂电机只能在很是无限的特殊使用中试用,对于在汽车上的使用,不克不及仅就轮毂电机本身论,必需从整车角度来看轮毂电机在财产化使用的可能性。

  目前来看,轮毂电机除了电极材料过热退磁和簧下质量添加具有争议外,轮毂电机可否与整车若何无效集成以及电机的分歧性、耐久性差的问题也成为影响财产化历程的要素。

  轮毂电机的开辟商和车厂必然要共同来做这件事,如许有助于阐扬长处,降服错误谬误。目前确实具有良多手艺问题,但若是缺乏规模化的贸易使用,冲破速度会很慢。

  国表里有一些整车厂曾经在测验考试利用轮毂电机作为汽车的驱动体例了,但都没有大规模使用,只是逗留在测试阶段。当然,还有很大一部门整车厂拒绝采用轮毂电机。

  虽然目前轮毂电机还处于小范畴试验阶段,但被业界良多人看作是将来新能源汽车驱动处理方案,若是能在工程上处理手艺难题,轮毂电机驱脱手艺将在将来的新能源车中具有广漠的前景。

  目前国际上出名的轮毂电机出产厂商有英国的Protean电机公司、加拿大的TM4公司、出名的轮胎出产商米其林公司和日本的普利司通公司。

  福特汽车公司联手国际出名汽车零部件厂商舍弗勒(Schaeffler)以福特嘉韶华为根本而开辟的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。

  舍弗勒的轮毂电机采用水冷设想,单个电机最大功率40千瓦(54马力),电机工作时平均输出功率为33千瓦,两台电机的最大功率为80千瓦(40×2),约109马力,持续输出时的平均功率为66千瓦(33×2),即90马力,输出扭矩可达700牛米。

  Protean已与多家整车厂商合作研发了20多款安装轮毂电机的样车和改卸车型,包罗福特F150-EV、VolvoC30 SeriesHEV、沃克斯豪尔Vivaro货车、广汽传祺mmpchiEV以及基于梅赛德斯奔跑E级的巴博斯纯电动与夹杂动力车型。

  其出产的轮毂电机可以或许实现75kW的峰值功率和1250NM的峰值扭矩,质量为36kg,可安装在直径为18英寸以上的车轮中,能收受接管高达85%的制动能量。

  这家位于荷兰的公司成立于1981年,专注于商用车轮毂电机的研发及使用,至今已跨越36年。e-Traction公司目前具有200余项专利,包罗100余项发现专利。

  e-Traction 能够供给先辈的手艺和优良的客户办事。手艺开辟、出产和发卖都与施乐百和德州仪器等伙伴开展了严重的计谋合作。

  作为全球最先辈程度的轮毂电动直驱传脱手艺和系统的专利组合受让人,e-Traction 具有的奇特学问产权地位答应通过手艺许可的体例将学问产权授予全球内的合作伙伴。

  为实现轮毂电机小型化,NSK开辟了双电机特殊变速机的“带变速机轮毂电机”。轮毂电机是由两个电机搭载两个行星齿轮构成的变速机,能够实现高驱动扭矩、及小型电机的转速极大化。别的,该变速机可通过节制两个电机的速度和扭矩,实现平稳地加快。

  因其无需平安策动机和其他动力传动件,可大幅减轻车成分量,有可能增大座舱的空间。此外,可借助扭矩矢量分派(torque vectoring)功能,独自节制各轮的驱动力。最初,将提拔环保机能、舒服度和平安性。

  湖北泰特机电无限公司也是或内比力早结构轮毂电机的企业。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。

  此次开辟该车时,SIM-Drive制定了“与量产间接挂钩”的开辟方针。因而,其时所面对的课题是,若何确保可供5名成人乘坐的车内空间及跨越300km的适用续航距离,以及采用适合量产的车身机关等。

  关于轮内马达的改良,特点是采用了外转子机关,代替了本来支流的内转子机关。虽然外转子机关比内转子机关复杂,但具有容易输出较大扭矩的特点。

  因为马达本身可确保扭矩,因而不再像本来的EV马达那样需要减速器,从而可削减摩擦丧失。“由于没有主传动齿轮、差动齿轮、传动轴等,摩擦丧失可削减10%摆布。

  从03年起头研发轮毂电机,到06年研制出首款轮毂电机产物,至今已有15年汗青。依拉菲公司曾经开辟出跨越15款的轮毂电机,搭载过10多款车型。

  通过在电机设想和拆卸方面的丰硕经验,Elaphe努力于开辟本人的拆卸和出产东西,以使出产过程愈加高效和可伸缩。即便在原型阶段,出产也遵照尺度,这些尺度合用于轮毂电机的大规模出产。

  Elaphe公司手艺专家:高扭矩马达是基于Elaphe电磁拓扑,它使所有的期望机能的一个内轮电机。电磁部门的焦点立异是与有成绩的斯洛文尼亚物理学家、改革者和哲学家Andrej Detela合作开辟的,是由Elaphe团队带来的20年的愿景的一部门。

  电磁拓扑的次要机能劣势是:高转矩能力、超高的自动负荷效率(≥90%)、高效的制冷能力、低制形成本。

  亚太股份以参股体例投资斯洛文尼亚轮毂电机手艺公司1000万欧元,占该公司股份的20%。两边同意在中国成立合伙公司,亚太股份占该合伙公司51%的股份,欧盟公司占该合伙公司49%的股份。

  亚太能够操纵欧盟斯洛文尼亚轮毂电机手艺公司的手艺在中国制造本土化产物,鞭策中国新能源汽车财产的成长。

  杭州亚太依拉菲动力手艺无限公司是依拉菲轮毂电机手艺在大中华地域的独一授权单元,这也就意味着将来只要亚太能够出产具有依拉菲手艺的轮毂电机产物,同时包罗引进依拉菲最先辈的手艺和最新的产物。

  亚太股份曾经与广汽传祺、上汽集团和一些新造车势力完成手艺方案设想、测试和验证,估计2019年中旬起头量产;在商用车范畴,和中国重汽制定可行性方案,估计2019年上半年起头批量出产。

  以A级车北汽EU260为例,其百公里电耗为15-16度,搭载轮毂电机系统,并共同轻量化底盘,最终方针百公里电耗在8-9度。初步估计,新能源整车能耗程度从60%-70%提拔到90%以上。

  在轻量化方面,以北汽EU260为案例,原车系统分量为147Kg,拆卸轮毂电机的分量为55.8Kg,减重快要90Kg。若是是全新设想铝合金分布式底盘,分量将大幅度减轻。

  全时、全轮、全向的电控系统与轮毂电机连系,车轮束缚程度很是小,自在度很是大,同时能够按照需求开辟出全新的底盘;

  简略单纯的集成和拆卸,通过对车辆大量的吊挂研究,能够与绝大大都车辆吊挂完满符合,通过轮毂电机定子和转向节部门进行毗连。

  以A级轿车为例,地方电机驱动系统的单电灵活力传动系统的总成量产价钱为12000元,两驱轮毂电灵活力驱动系统总成的量产整套方针价钱为22000元,若是按照A级车50度电的电耗量来计较,那么电池和电耗成本为1200*50=60000元,而轮毂电机的电耗量为42.5度,电池和电耗成本为1200*42.5=51000元,所以从动力总成的总体对比来看,地方电机的动力总成价钱为72000元,而轮毂电机的动力总成价钱为73000元,持久来看轮毂电机还有降价空间,而且轮毂电机没无机械传动系统,维护成本更低。

  在新能源驱动市场,地方驱动电机占领绝对的地位,轮边驱动电机被誉为过渡性驱动方案,而轮毂电机则被誉为新能源汽车终极驱动处理方案。

  按照初步计较,比拟于地方驱动系统,轮毂电机间接将电机放置在车轮之中间接驱动车辆行驶,去掉一系列的传动系统,能够节流15%以上的能量,同时再配套分布式轻量化底盘,还将节流更多能量。

  因为轮毂电机还没有大规模量产,成本居高不下,推广普及还需要必然时间。对于保守车企来说,不断以来的保守是,传动归传动,驱动归驱动,底盘归底盘,分属分歧的部门,泾渭分明。一旦普及,传动系统将打消,驱动和底盘将深度融合在一路,对于保守车企的组织架构是一个很是大的挑战。保守车企想要鞭策这个变化,其决心不亚于勇士断腕。

  面临多变的世界,长久的汗青和复杂的规模对于保守车企来说,是一个承担。是时候脱节束缚、轻装上阵了。受布局限制,从目前行业趋向来看,外转子轮毂电机最有可能在电动大巴上取得冲破,而在重载的卡车范畴可能仍是轮边电机方案更合适;别的,外转子轮毂电机可能在一些特种范畴如军用越野和矿山电动轮等行业率先取得冲破。

  乘用车方面,因为舒服性和操控性要求更高,轮毂内安插空间更小,制动及散热和簧下质量等问题愈加难以处理,所以轮毂电机在乘用车上的使用愈加坚苦,虽然福特嘉韶华已在几年前推出了轮毂电机汽车,但并没有被市场合承认;这也反映了汽车行业的一大特点:手艺过关不等于财产化,也就是说,霸占手艺难点、可以或许实现量产,不等于消费者买账,这两头还有成本、机能、毛病率等等多方面和维度的考量。

  内转子+减速器方案理论上功率密度更高、布局更紧凑,但因为手艺过于复杂,目前尚未见到量产的产物;外转子轮毂电机虽然体积大、分量大,可是因为布局相对简单、传动链条少、效率高,曾经有部门企业进入量产形态。

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