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新能源汽車輪邊驅(qū)動技術(shù)解析

2025-03-12 09:41:51 

輪邊電機是將汽車的“動力、傳動、制動”系統(tǒng)整合成為一套電機,直接放進汽車輪轂里。

電機輪轂電機同屬于分布式驅(qū)動,不同之處在于輪邊電機的驅(qū)動電機位于車輪外部,其動力通過輪邊減速器傳遞至車輪。輪邊電機系統(tǒng)由于效率高、能耗低、使用成本低,被不少業(yè)內(nèi)人士認為是未來發(fā)展的趨勢。
輪邊電機的工作原理是永磁步電,輪邊電機、輪轂電機”是指電機安裝在車輛的位置不同的電機而言。驅(qū)動電機布置在車橋兩側(cè),通過側(cè)減速器和輪邊減速器實現(xiàn)減速增扭驅(qū)動車輪。

在集中驅(qū)動技術(shù)與輪轂驅(qū)動技術(shù)兩極分化的時候,那么自然而然就會孕育出一個適中的驅(qū)動技術(shù)解決方案(即過渡方案):輪邊驅(qū)動技術(shù)。

所謂輪邊驅(qū)動技術(shù)就是將輪轂驅(qū)動技術(shù)中的輪轂電機末端加上一個減速機構(gòu),從而可將電機的轉(zhuǎn)速提高,再經(jīng)過減速機構(gòu)將電機的轉(zhuǎn)速降低到車輪所需轉(zhuǎn)速。輪邊電機的轉(zhuǎn)速大小根據(jù)所配置減速機構(gòu)的傳動比大小而定,一般最高轉(zhuǎn)速可從4000rpm12000rpm,甚至2萬多轉(zhuǎn)每分鐘。通過此種結(jié)構(gòu)的調(diào)整在一定程度可以大大地解決了輪轂驅(qū)動技術(shù)現(xiàn)在所面臨的技術(shù)難點,主要體現(xiàn)在如下幾方面:1)減輕了簧下質(zhì)量,使得整車的操控性得到提升;

電機轉(zhuǎn)速提高,可以大大降低其轉(zhuǎn)矩。由于電機的轉(zhuǎn)矩與體積和重量成正比,所以體積重量也會隨之減小。此時與輪轂驅(qū)動相比較而言,雖然增加了減速機構(gòu),但減速機構(gòu)的重量增加從整機來看遠比輪轂驅(qū)動要小得多。

2)散熱條件良好,保證驅(qū)動系統(tǒng)的運行可靠

電機轉(zhuǎn)速的提高,使得驅(qū)動系統(tǒng)的體積和重量減小,這樣輪轂內(nèi)部空間的釋放便于多種冷卻系統(tǒng)的布置,如可以多布置冷卻管路或者多種冷卻方式共同采用。

車輛行駛中制動形式可以采用傳統(tǒng)的機械制動方式,其制動產(chǎn)生的熱量不會直接作用于電機與減速機構(gòu),從而又進一步提高了車輛驅(qū)動系統(tǒng)在各種工況條件下的散熱條件。

輪邊驅(qū)動技術(shù)雖然在一定程度上可以很好地解決輪轂驅(qū)動技術(shù)目前所面臨的一些問題,但其本身也是存在一些關(guān)鍵技術(shù)方面的問題,如減速機構(gòu)的散熱和齒輪強度磨損的問題。

新能源汽車的驅(qū)動技術(shù),將其可大致分為三代技術(shù)創(chuàng)新革命:

第一代為集中驅(qū)動技術(shù),該項技術(shù)已經(jīng)很成熟了,現(xiàn)行新能源汽車都是采用該項技術(shù);

第二代為輪邊驅(qū)動技術(shù),該項技術(shù)目前在大巴車上已得到應(yīng)用,但還沒有真正實現(xiàn)量產(chǎn)。在乘用車上的應(yīng)用據(jù)了解比亞迪最近發(fā)布的仰望U8U9開始有采用,后面章我會對該車的驅(qū)動技術(shù)作一個詳細地解讀;

第三代為輪轂驅(qū)動技術(shù),該項技術(shù)主要還停留在研究和試驗階段,真正在車輛上應(yīng)用還要歷經(jīng)很長的時間。目前此項技術(shù)基本上都掌握在國外研究機構(gòu)和企業(yè)手中。

輪邊驅(qū)動技術(shù)與輪轂驅(qū)動技術(shù)都是將驅(qū)動單元布置在車橋兩側(cè),不同的是輪邊驅(qū)動單元是由輪邊電機和減速器組合而成,不能夠全部集成在車輪內(nèi),面輪轂驅(qū)動只有純電機驅(qū)動單元,是可以全部集成在車輪內(nèi)的。

從驅(qū)動結(jié)構(gòu)上來看,輪邊驅(qū)動雖然不像輪轂驅(qū)動那么緊湊(傳動路線圖如下所示),但其也涵蓋了輪轂驅(qū)動所有的優(yōu)點,在一定的程度上會較輪轂驅(qū)動更早的實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。在此我想順帶提一下“電子差速系統(tǒng)EDS”的概念,因為這是輪邊驅(qū)動和輪轂驅(qū)動實現(xiàn)的前提。電子差速簡單地說就是精準協(xié)調(diào)車輪相互之間的轉(zhuǎn)速,以確保車輛的安全行駛。傳統(tǒng)的燃油車和現(xiàn)行的新能源電動車采用的是差速器來協(xié)調(diào)主動輪之間的轉(zhuǎn)速。如果相互獨立驅(qū)動的電機控制轉(zhuǎn)速不協(xié)調(diào)的話,車輛就會發(fā)生側(cè)滑或者在高速下翻車的現(xiàn)象。


輪邊驅(qū)動示意

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