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新能源汽车下一个热点,是“轮毂电机”?

轮毂电机,是一种将电机安装在汽车车轮内部或接近车轮位置,使得车轮自身成为驱动单元的一种先进技术。相较于中央电机通过传动轴、差速器等将动力传递至车轮的布置方案,轮毂电机可以实现驱动、传动与制动的一体化设计,大幅地简化了汽车的结构设计。

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轮毂电机结构示意图

轮毂电机的概念已经被提出好多年了,那么轮毂电机对于新能源汽车而言具体有那些好处呢?具体有以下3点:

1.机械结构简单,降低成本及故障风险。最直接的就是把电机集成到车轮内部,简化新能源电车的机械结构,从而降低了制造成本和故障率。由于不需要复杂的动力传动系统,节省了车辆内部大量空间,为电池布局提供更多可能性,有利于提升整车的空间舒适度或增大电池容量以提高续航里程。

2.提升能源利用效率。不难理解,机械结构越复杂的产品,其能量传递过程越复杂,效率就越低。而轮毂电机方案能量从电池直接传递到车轮,减少了传动过程中的能量损耗,理论上能提高电动汽车的整体能源效率

3.独立驱动,行驶性佳。同时,每个轮毂都配备轮毂电机独立驱动,实现了真正意义上的四驱功能,并能够根据路况实时调整各个车轮输出的转速和扭矩,提供更优秀的车身控制和稳定性,给驾乘人员提供更优秀的驾乘体验。

那么,既然轮毂电机具有诸多优势,为何尚未普及?笔者认为主要有一下几点原因:

1.簧下质量增大,不利于操稳性提升。轮毂电机虽然简化了传动系统的机械结构,但显著增加了簧下质量,而簧下质量增加会对车辆操控性产生负面影响。簧下质量增大后,悬挂系统的反应速度会变慢,影响车辆对路面颠簸的吸收及回弹,降低舒适性,并且在快速转向时可能导致车身动态响应迟钝。

2.车轮的转动惯量增大,影响车辆的动力性。同时,轮毂电机方案还会使车轮转动惯量加大,影响车辆的动力性能,如加减速及弯道行驶时的抓地力调整。

3.可靠性低,易损坏。将精密的电机放在轮毂上,考虑到长期剧烈上下振动和恶劣的工作环境(水、尘)带来的故障问题,同时也要考虑轮毂部分是车祸中很容易受损的部位,维修成本高。

4、电机散热。制动热量与能耗问题,电机在运转过程中本身就在不断地发热,同时由于簧下质量的增加,制动压力更大,发热也更大,如此集中的发热就对散热性能提出了更高的技术要求。

因此,许多企业在不断研发轮毂电机技术,但大都停留在概念样机或工程样机阶段,存在的问题还没有得到完美的解决方案。

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