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深度:轮毂电机在新能源汽车驱动体系中的使用

作者:admin 发布时间:2018-11-06 18:10

  目前国内90%的电动汽车企业都是走地方电机驱动的路线,这个手艺现实上就是从保守汽车改变过来的,绝大部门车的底盘仍是保守车的底盘,没有按照纯电动汽车的特点来开辟。

  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。

  “轮毂电机手艺与地方电机比拟可认为电动汽车提高15%的续驶里程。”湖北泰特机电无限公司总裁何君正这番言论,再次激发业界对轮毂电机手艺的关心。

  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。

  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,总体传动效率的丧失仍是很大的。而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。数据显示,相对于保守的传动系统来说,轮毂电机能够提高8%~15%摆布的效率。

  对于电动汽车来说,效率的提拔能够进一步添加续航里程。或者连结续航里程不变,电池么,就做小一点。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。

  因为高度集成化,省去了两头一大坨传动机构,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。上面那一坨变速箱就不需要了,前舱秒变行李舱不是梦。后驱车后地板上的“迷之突起”消逝,啪啪啪更便利。

  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。好比能够通过摆布轮分歧转速以至反向扭转来实现差动转向,能够大大减小车辆的转向半径,以至能够实现原地转向(不外对轮胎的磨损比力大)。别的,对于配备有四轮轮毂电机的车辆,能够更容易实现更高程度的制动能量收受接管操纵率。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。

  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。新能源汽车电机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。不外跟着轮毂电机前景被各大车企看好,一步步实现财产化,这部门劣势会逐步表现出来。

  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。

  宋健认为,此刻不是谈轮毂电机成熟不成熟的问题,若是手艺成熟了,把它放在摩托车上该当没问题,但放在汽车上会具有先本性短处。

  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。

  若是说电极材料过热导致的退磁问题可以或许处理的话,那么决定轮毂电机能否可以或许财产化的另一堵墙就是簧下质量的大幅添加,这个问题的严峻性关乎轮毂电机的“命运”。

  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。

  而轮毂电机恰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很晦气。

  上海交大汽车工程研究院副院长殷承良: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。

  不外,连小珉传授对此有分歧见地,虽然他也认为簧下质量对整车机能的影响确实具有,但他同时强调,比拟传动燃油车,电动汽车的簧上质量也在添加,好比电池的分量。

  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。

  在轮毂电机范畴深耕多年的Protean电机公司CEO陈国贤认为,电机永磁体温度达到140℃的时候就会呈现退磁现象。那么,若何让磁体低于140℃?

  湖北泰特机电无限公司总裁何君正暗示:“效率是我们要重点考虑的,在不影响电机利用效率的环境下,我们通过严酷的散热阐发,决定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,我们完万能够达到整个电机的利用要求。

  “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℃以上时会退磁,目前还没有任何手艺体例能够处理这个问题。”

  清华大学汽车手艺研究院院长宋健对电动公会暗示,过热会导致电机材料退磁,从而间接影响整车机能。

  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。

  清华大学传授连小珉也婉言,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。“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。”连小珉说。

  目前水冷曾经有人设想出来水冷来冷却定子,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。

  “我们的法子是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。”

  陈国贤暗示,我们通过无限元阐发得出的尝试成果是达到永磁体的温度能够节制在90℃摆布。

  北京航空航天大学交通科学与工程学院传授徐朝阳: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。

  “从整车的角度,对于真正意义的电动汽车来说,轮毂电机在“十三五”底子没有财产化的可能。”徐朝阳说。

  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。

  在集成方面,连小珉传授认为,若是要搭配轮毂电机,整车要改良悬架参数来婚配,这并非手艺瓶颈。

  在我们把燃油车改成电动汽车时,因为簧上质量加重,悬架进行了调整,新疆时时彩注册那么在使用轮毂电机时,悬下质量加重也需要调整这一部门。

  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。

  “在现有的手艺前提下,若是将轮毂电机使用到汽车上能够运转,车企为什么不去试一试?但愿业界在看待重生事物立场上可以或许愈加积极。”连小珉说。

  目前国外比力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。

  此中,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。

  虽然轮毂电机还面对其他问题的挑战,但照旧有越来越多的国内汽车厂商和电机出产商起头留意到这项手艺,好比一汽-公共和广汽传祺纯电动汽车都曾测验考试利用过轮毂电机。

  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,轮毂电机曾经在全球8个国度10多条纯电动商用车的路线上运营,最早的一批是从2009年起头营运。

  此外,还有一些国内企业也有涉足轮毂电机,好比天海集团也在天津成立了工场,聚焦轮毂电机的研发等。

  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。

  万安科技与Protean股权合作计谋结构轮毂电机手艺,欲开辟16寸轮毂的轮毂电机,以加快推进轮毂电机手艺在国内落地和财产化。

  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。

  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。

  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。

  此中,英国的Protean电机公司是一家特地研发出产轮毂电机的公司。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。

  因为轮毂电机具有高效率,高集成度的长处,与新能源汽车十分契合,在新能源汽车范畴有很是好的成长前景。不外,因为轮毂电机添加了簧下质量,会影响车辆的操控机能,此外,还有良多防水防尘防震和散热的挑战需要降服。

  总之,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。

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