近两年的“恒大”在汽车圈可谓是新闻不断,布局了差不多整个新能源汽车的产业链,这不,这几天又刷屏了。 3 月 15 日,恒大健康( HK.0708 )公告称,以 5 亿元收购泰特机电有限公司 70% 股份,泰特机电 100% 持有荷兰 e-Traction 公司股份,拥有国际最先进的轮毂电机技术。 这意味着恒大在新能源汽车领域完成了又一次重要布局,进一步打通了全产业链。
电机、电控、电池是新能源汽车的三大核心部件,而轮毂电机则代表了电机领域的最先进技术,也是汽车驱动模式的颠覆性变革。所谓轮毂电机技术,就是将汽车的 “ 动力、传动、制动 ” 系统整合成为一套电机,直接植入汽车轮毂里驱动车轮,从而省去了减速箱、传动轴、差速器等 80% 的传动部件,极大提升传动效率。说了这么多,这不就是现在的交通神器电瓶车吗?没错,买菜、代步、接送孩子都少不了的电瓶车,用的就是轮毂电机。
电动车的轮毂电机可谓简陋至极,转子就是轮毂,定子是绕组。
其实,对于轮毂电机的应用,最彻底的是我们普通人并不熟悉的一个行业,矿用车,如下图所示
对于这些动辄装载几百吨矿石的大家伙,而且又经常处于上坡、下坡的工况中,如果是纯机械的驱动系统,对齿轮、部件的冲击可想而知,所以工程师们想到了一个电传动的方法,发动机驱动发电机,产生电流,让电流再去驱动位于后轴的轮毂电机,这一套系统最大的有点莫过于柔性传递,抗冲击能力强。
如果聚焦到我们熟悉的商用车、乘用车行当,使用轮毂电机的案例就更多了。
用于大巴车上的轮毂电机。
乘用车上轮毂电机的应用。
用于乘用车上的轮毂电机。
一 轮毂电机历史
其实把轮毂电机技术应用到汽车制造上并不算什么新鲜事,早在 1900 年, 费迪南德 · 保时捷( Ferdinand Porsche )老爷子就提出了把电机装到车轮子上的想法, 并首先制造出了前轮装备轮毂电机的电动汽车。但是 想归想,那个时代的生产技术显然不能很好的解决电池寿命、耐久度以及一连串问题,甚至还出现了四驱版本的轮毂电机车辆。
二 轮毂电机详解
就基本的轮毂 电机 机构而言,大体是相同的,一个独立的固定转子、包含电控组件的轴承、逆变器和定子等,更加复杂的,还会在轮毂内集成悬挂减震系统。
之所以轮毂电机被津津乐道,因为它确实具有与生俱来的强大优势。
第一,很大程度上简化车辆结构,传统汽车中的的离合器、变速箱、传动轴等将不复存在,从而极大节省出更多的空间;
第二,轮毂电机可以与传统动力配合,形成混合动力汽车,电机可以安装在传统轮圈内,再加装一套供电系统就可以实现;
第三,由于每个轮胎都是单独驱动的,非常容易实现四驱形式。应用轮毂电机技术甚至可以实现两侧车轮反转来达到原地转向的目的。此外,对有些特种车辆,如车轮数量超多的“蜈蚣车”来说,轮毂电机也是非常好的解决方式。
既然轮毂电机有这么强大的优势,为何现在的应用还没有普及,比如现在主流的电动车如特斯拉,都还是采用了中央电机。这是因为它的优势虽然明显,但它的缺点同样致命。
第一,作为跟轮胎一起跳动的部件,轮毂电机无疑沉重的增加了簧下质量,上一篇中我们在介绍簧下质量的时候,还在强调,工程师费了九牛二虎之力用铝合金减轻的簧下质量,被一个轮毂电机妥妥的给打回原形,即使现在做的比较出色的电机的质量也近30kg,作为簧下质量这实在太致命了。但对于前面所述的矿用车,因为其簧载质量实在巨大了,即使簧下质量有所增加但也还不致命,另外矿用车行驶速度缓慢,簧下质量的垂向冲击也会被弱化;
第二,能量密度不高,在重型车上可以配合机械制动系统来提高扭矩。但对于乘用车来说,轮辋内就那么大点空间,基本上都是电机直驱。空间的限制也转变为了电机功率的限制。所以轮毂电机更多的还是与其他动力搭配作为补充驱动;
第三,逃脱不掉的高温环境,我们知道,车辆上有两个地方温度是最高的:1 发动机排气歧管;2 车辆刹车盘。轮毂电机恰恰就与刹车盘直接连接,动辄500-600摄氏度的高温对电机的考验非常巨大。为了节省空间,轮毂电机基本都采用了永磁结构,而磁铁最怕高温。所以轮毂电机的冷却也是必须要考虑在呢。
轮毂电机温度长实验:
轮毂电机的水冷系统:
三 前景很美好,道路很曲折
轮毂电机这项技术确实有看很好的优势,不仅能节省间,还能提升传动效率,是新能源车发展的一个很好的方向。但是目前来看这项技术还存在许多问题,比如车轮工作环境过于复杂、耐久性不好保证、还有高速的震动、矂音以及制动和悬架的优化等等,这些都是工程师们需要一步步解决的,汽车踏上 “ 风火轮 ” 在短时间来看可能性不大。但随看越来越多的厂商开始重视轮毂电机技术,我们期待轮毂电机量产车问世的那一天并不遥远。
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