電動汽車采用輪轂電機驅動技術原因

2020-12-25 14:21

  在環保的大環境下,電動汽車也成為了近年來研究的熱點,電動汽車在城市交通中可以實現零排放或極低排放,在環保領域優勢巨大,各國都在努力發展電動汽車。電動汽車主要是由電機驅動系統、電池系統和整車控制系統三部分構成,其中的電機驅動系統是直接將電能轉換為機械能的部分,決定了電動汽車的性能指標。因此,對于驅動電機的選擇就尤為重要。

  通常,電動汽車采用集中電機驅動的動力系統結構型式。

  集中電機驅動優點:

 ?。?)可以沿用內燃機動力車的部分傳動裝置,布置在原發動機艙中,繼承性好;

 ?。?)可以采用電機和減速機構,乃至控制器的集成結構型式,結構緊湊,便于處理電機冷卻、振動隔振以及電磁干擾等問題;

 ?。?)整車總布置型式與內燃機接近,前艙熱管理、隔聲處理以及碰撞安全性與原車接近或者容易處理。


     集中電機驅動缺點:

 ?。?)傳動鏈長,傳動效率低;

 ?。?)通常要求使用高轉速大功率電機,對電機性能要求高。

  分散電機驅動優點:

 ?。?)以電子差速控制技術實現轉彎時內外車輪不同轉速運動,而且精度更高;

 ?。?)取消機械差速裝置有利于動力系統減輕質量,提高傳動效率,降低傳動噪聲;

 ?。?)有利于整車總布置的優化和整車動力學性能的匹配優化;

 ?。?)降低對電機的性能指標要求,且具有冗余可靠性高的特點。


  分散電機驅動缺點:

 ?。?)為滿足各輪運動協調,對多個電機的同步協調控制要求高;

 ?。?)電機的分散安裝布置提出了結構布置、熱管理、電磁兼容以及振動控制等多方面的技術難題。

  分散電機驅動通常有輪轂電機和輪邊電機兩種方式。所謂輪邊電機方式是指每個驅動車輪由單獨的電機驅動,但是電機不是集成在車輪內,而是通過傳動裝置(例如傳動軸)連接到車輪。輪邊電機方式的驅動電機屬于簧載質量范圍,懸架系統隔振性能好。但是,安裝在車身上的電機對整車總布置的影響很大,尤其是在后軸驅動的情況下。而且,由于車身和車輪之間存在很大的變形運動,對傳動軸的萬向傳動也具有一定的限制。

  輪轂電機優點:


  與輪邊電機方式相比,輪轂電機方式具有明顯的優點。

 ?。?)可以完全省略傳動的傳動裝置,整體動力利用效率大大提高;

 ?。?)輪轂電機使得整車總布置可以采用扁平化的底盤結構型式,車內空間和布置自由度得到極大的改善;

 ?。?)車身上幾乎沒有大功率的運動部件,整車的振動和噪聲舒適性得到極大改善;

 ?。?)輪轂電機方式便于實現四輪驅動驅動型式,有利于極大改善整車的動力性能;

 ?。?)輪轂電機作為執行元件,利用響應速度快和準確的優點便于實現包括線控驅動、線控制動以及線控整車動力學控制在內的整車動力學集成控制,提高整車的主動安全性。

  輪轂電機系統研究關鍵技術問題

  輪轂電機帶來新的技術挑戰,主要包括:

 ?。?)輪轂電機系統集驅動、制動、承載等多種功能于一體,優化設計難度大; (2)車輪內部空間有限,對電機功率密度性能要求高,設計難度大;

 ?。?)電機與車輪集成導致非簧載質量較大,惡化懸架隔振性能,影響不平路面行駛條件下的車輛操控性和安全性。同時,輪轂電機將承受很大的路面沖擊載荷,電機抗振要求苛刻;

 ?。?)車輛大負荷低速爬長坡工況下容易出現冷卻不足導致的輪轂電機過熱燒毀問題,電機的散熱和強制冷卻問題需要重視;

 ?。?)車輪部位水和污物等容易集存,導致電機的腐蝕破壞,壽命可靠性受影響;

  總結

電動汽車采用輪轂電機驅動技術原因
驅動技術發展過程

  與電動機集中動力驅動相比,輪轂電機技術具備很大的優勢,它布局更為靈活,不需要復雜的機械傳動系統,同時也有自己的顯著不足,比如密封和起步電流/扭矩間的平衡關系,以及轉向時驅動輪的差速問題等等,如果能在工程上解決這些難題,輪轂電機驅動技術將在未來的新能源車中擁有廣闊的前景。


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