輪轂電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)
什么是輪轂電機(jī)呢?顧名思義就是把電機(jī)做到了輪轂里面,直接驅(qū)動(dòng)車輪。輪轂電機(jī)技術(shù)又稱車輪內(nèi)裝電機(jī)技術(shù),它的最大特點(diǎn)就是將動(dòng)力、傳動(dòng)和制動(dòng)裝置都整合到輪轂內(nèi),因此將電動(dòng)車輛的機(jī)械部分大大簡化。輪轂電機(jī)技術(shù)并非新生事物,早在1900年,就已經(jīng)制造出了前輪裝備輪轂電機(jī)的電動(dòng)汽車,在20世紀(jì)70年代,這一技術(shù)在礦山運(yùn)輸車等領(lǐng)域得到應(yīng)用。而對(duì)于乘用車所用的輪轂電機(jī),日系廠商對(duì)于此項(xiàng)技術(shù)研發(fā)開展較早,目前處于領(lǐng)先地位,包括通用、豐田在內(nèi)的國際汽車巨頭也都對(duì)該技術(shù)有所涉足。輪轂電機(jī)有什么好處,又有什么樣的缺陷和不足呢?下面讓我們看看輪轂電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)分別是什么吧。
輪轂電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
1:省略大量傳動(dòng)部件,讓車輛結(jié)構(gòu)更簡單
類似上圖中這種傳統(tǒng)變速器在輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛上已經(jīng)見不到了
傳統(tǒng)后驅(qū)車車廂后排地板上的突起在電動(dòng)車上也會(huì)消失,為乘員騰出更大的空間
對(duì)于傳統(tǒng)車輛來說,離合器、變速器、傳動(dòng)軸、差速器乃至分動(dòng)器都是必不可少的,而這些部件不但重量不輕、讓車輛的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜,同時(shí)也存在需要定期維護(hù)和故障率的問題。但是輪轂電機(jī)就很好地解決了這個(gè)問題。除開結(jié)構(gòu)更為簡單之外,采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛可以獲得更好的空間利用率,同時(shí)傳動(dòng)效率也要高出不少。
2:可實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)方式
像AHED“先進(jìn)混合電驅(qū)動(dòng)”樣車這樣的8輪電驅(qū)動(dòng)很輕松就能實(shí)現(xiàn)
由于輪轂電機(jī)具備單個(gè)車輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的特性,因此無論是前驅(qū)、后驅(qū)還是四驅(qū)形式,它都可以比較輕松地實(shí)現(xiàn),全時(shí)四驅(qū)在輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛上實(shí)現(xiàn)起來非常容易。同時(shí)輪轂電機(jī)可以通過左右車輪的不同轉(zhuǎn)速甚至反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)類似履帶式車輛的差動(dòng)轉(zhuǎn)向,大大減小車輛的轉(zhuǎn)彎半徑,在特殊情況下幾乎可以實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向(不過此時(shí)對(duì)車輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和輪胎的磨損較大),對(duì)于特種車輛很有價(jià)值。
3:便于采用多種新能源車技術(shù)
采用輪轂電機(jī)可以匹配包括純電動(dòng)、混合動(dòng)力和燃料電池電動(dòng)車等多種新能源車型
輪轂電機(jī)可以和傳統(tǒng)動(dòng)力并聯(lián)使用,這對(duì)于混合動(dòng)力車型很有意義
新能源車型不少都采用電驅(qū)動(dòng),因此輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)也就派上了大用場。無論是純電動(dòng)還是燃料電池電動(dòng)車,抑或是增程電動(dòng)車,都可以用輪轂電機(jī)作為主要驅(qū)動(dòng)力;即便是對(duì)于混合動(dòng)力車型,也可以采用輪轂電機(jī)作為起步或者急加速時(shí)的助力,可謂是一機(jī)多用。同時(shí),新能源車的很多技術(shù),比如制動(dòng)能量回收(即再生制動(dòng))也可以很輕松地在輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)車型上得以實(shí)現(xiàn)。
輪轂電機(jī)的缺點(diǎn)
1:增大簧下質(zhì)量和輪轂的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,對(duì)車輛的操控有所影響
鋁制下擺臂采用主要就為減重,如果加上輪轂電機(jī),這些努力也就白費(fèi)了
對(duì)于一輛車,我們可以將其分成簧下質(zhì)量和簧上質(zhì)量兩個(gè)部分。如果給簧下質(zhì)量下個(gè)定義,它是指不由懸掛系統(tǒng)中的彈性元件所支撐的質(zhì)量,一般包括有車輪、彈簧、減震器以及其它相關(guān)部件等,而簧上質(zhì)量自然就是車輛剩余部分的質(zhì)量,一般包括車架、動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)裝置、乘員等。增加簧下質(zhì)量,對(duì)于舒適性和操控性都是極為不利的。
對(duì)于普通民用車輛來說,常常用一些相對(duì)輕質(zhì)的材料比如鋁合金來制作懸掛的部件,以減輕簧下質(zhì)量,提升懸掛的響應(yīng)速度。可是輪轂電機(jī)恰好較大幅度地增大了簧下質(zhì)量,同時(shí)也增加了輪轂的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,這對(duì)于車輛的操控性能是不利的。不過考慮到電動(dòng)車型大多限于代步而非追求動(dòng)力性能,這一點(diǎn)尚不是最大缺陷。
2:電制動(dòng)性能有限,維持制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行需要消耗不少電能
商用車車橋的內(nèi)置緩速器采用渦流制動(dòng)原理,而輪轂電機(jī)的制動(dòng)也可以利用這一原理
第二點(diǎn)就是關(guān)于制動(dòng)方面的影響,傳統(tǒng)汽車都是布置了剎車盤和剎車卡鉗,但是輪轂電機(jī)則需要采用電制動(dòng),單純的能力回收肯定是不夠的,還需要更強(qiáng)的制動(dòng),也會(huì)有電量損耗。
現(xiàn)在的傳統(tǒng)動(dòng)力商用車已經(jīng)有不少裝備了利用渦流制動(dòng)原理(也即電阻制動(dòng))的輔助減速設(shè)備,比如很多卡車所用的電動(dòng)緩速器。而由于能源的關(guān)系,電動(dòng)車采用電制動(dòng)也是首選,不過對(duì)于輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛,由于輪轂電機(jī)系統(tǒng)的電制動(dòng)容量較小,不能滿足整車制動(dòng)性能的要求,都需要附加機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng),但是對(duì)于普通電動(dòng)乘用車,沒有了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)的真空泵,就需要電動(dòng)真空泵來提供剎車助力,但也就意味了有著更大的能量消耗,即便是再生制動(dòng)能回收一些能量,如果要確保制動(dòng)系統(tǒng)的效能,制動(dòng)系統(tǒng)消耗的能量也是影響電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程的重要因素之一。
此外,輪轂電機(jī)工作的環(huán)境惡劣,面臨水、灰塵等多方面影響,在密封方面也有較高要求,此外,電制動(dòng)方案如何實(shí)施,如何散熱等都是一些難題。
總結(jié)
與電動(dòng)機(jī)集中動(dòng)力驅(qū)動(dòng)相比,輪轂電機(jī)技術(shù)具備很大的優(yōu)勢,它布局更為靈活,不需要復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng),同時(shí)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(guān)系,以及轉(zhuǎn)向時(shí)驅(qū)動(dòng)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(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)將在未來的新能源車中擁有廣闊的前景。
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( 發(fā)表人:何亞瓊 )