在《一瞥轮毂电机研究成果》一文中,我们曾对轮毂电机的*新研究成果进行了梳理。尽管这些电机大多还停留在概念阶段,但它们在商业化应用上的潜力不容忽视。那么,轮毂电机驱动的难点究竟何在?哪个领域有望率先实现突破?本文将结合广汽传祺的轮毂电机结构进行深入剖析,并期待业界专家的宝贵意见。
轮毂电机驱动系统以其灵活的布局特性,能够集成于各类电动车辆车轮中,直接驱动轮毂旋转。与传统集中驱动方式相比,它在动力配置、传动结构、操控性能、能源利用等方面展现出显著的技术优势。具体而言:
动力控制从硬连接转变为软连接,通过电子控制器实现轮毂速度的无级变速和差速要求,摒弃了传统机械换档、离合器、变速器等装置,简化了驱动系统和整车结构,提高了传动效率(理论值达10%)。
整车布局和车身造型设计的自由度大幅提升。例如,汽车底盘的承载与传动功能分离后,桥架结构简化,便于实现不同车身造型的多样化与系列化,缩短新车开发周期,降低成本。
各轮毂扭矩独立可控,响应迅速,正反转灵活,瞬时动力性能优越,显著提升适应恶劣路面条件的行驶能力。
轮毂电机易于实现电气制动、机电复合制动,并在制动过程中实现能量回馈,还能对整车能源的高效利用实施*优化控制与管理,有效节约能源。
若将四轮转向技术(4WS)应用于轮毂电机驱动的电动汽车,可减小转向半径,甚至实现零半径转向。
皖南电机,作为安徽皖南电机的代表,其轮毂电机在类型、结构形式、驱动方式等方面表现出丰富的多样性。按电机类型分类,主要有永磁电机(PM)、异步电机(IM)、开关磁阻电机(SRM)和横向磁通电机(TFM)四大类。其中,永磁电机应用*为广泛,横向磁通电机则是一类极具竞争力的低速大扭矩新型电机。
从结构形式来看,轮毂电机有径向磁场、轴向磁场和横向磁通三种基本形式。其中,双转子结构*具创新性,内转子主动,外转子从动,通过一组行星齿轮传递动力,实现反向旋转,使磁场切割导体的速度为内、外转子速度之和。
在驱动方式上,直接驱动时,电机多采用外转子结构,即转子直接带动轮毂旋转,转速较低。而间接驱动时,电机多为内转子结构,转速较高,通过行星轮加齿环机构实现减速,带动轮毂旋转。
纯电传祺轿车所采用的轮毂电机采用外转子直接驱动,电机定子、转子及逆变器集成一体,由8个逻辑上的子电机组成,使用共同转子,并通过算法实现各子电机的独立、协同控制。
然而,轮毂电机商业化应用的技术难点依然存在。电子差速控制技术、智能化能量管理系统、轮毂电机非簧载质量的减少、制动集成技术、轮毂电机的冷却技术等都是亟待解决的问题。
以皖南电机为例,其轮毂电机在冷却技术方面,可以考虑采用气体(风)或液体(水)来冷却电机。例如,Ryunosuke Kawashima等设计了一种专门冷却制动盘和轮毂电机的冷却风扇,通过叶片状的辐条转动产生气流来对制动盘和轮毂电机进行冷却散热。
总之,轮毂电机尚存在诸多问题,但许多技术问题,如果缺乏规模化商业应用,突破速度会很慢。本文认为,小型化的低速电动车对以上问题敏感度较低,批量化的应用突破口,应该是从这个领域开始,同时也能为轮毂电机在高速车的应用积累技术和使用资源。