隨著(zhù)新能源汽車(chē)成為汽車(chē)市場(chǎng)的未來(lái)發(fā)展方向,電機技術(shù)又迎來(lái)了新一輪的迅猛發(fā)展。除了我們熟知的傳動(dòng)電機之外,還有一種可以整合到輪轂之中的電機也開(kāi)始被人們所了解,這就是所謂的輪轂電機。
輪轂電機,又被稱(chēng)為車(chē)輪內裝電機,顧名思義就是將電機直接部署在輪轂當中。由于將動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置和制動(dòng)裝置全部整合到了輪轂內,像差速器等機械設備都可以省去,所以車(chē)輛的機械部分將得到極大的簡(jiǎn)化。而減少了車(chē)輛內的機械部件,不僅在硬成本上得到了降低,同時(shí)也可以有效的減少動(dòng)力傳輸中的損耗,提高傳動(dòng)效率,最終在實(shí)際使用時(shí)也能達到節能的目的。這就好比,老大讓老二去和老三說(shuō)把老四的鑰匙放到老五的衣服口袋里,如此復雜的流程,其最終要達成的結果無(wú)非就是把鑰匙放進(jìn)老五的口袋,老大自己直接去做的話(huà),可以省下大量的時(shí)間和人力成本。輪轂電機技術(shù)也是這樣一個(gè)更加“簡(jiǎn)單直接”的技術(shù)。早在100年前就有了
雖然聽(tīng)起來(lái)十分先進(jìn),但輪轂電機并不是近些年才有的新鮮事物,早在1898年,一款名為L(cháng)ohner Porsche的增程式混合動(dòng)力汽車(chē)就搭載了輪轂電機。那個(gè)時(shí)候,手握輪轂電機設計專(zhuān)利的費迪南德·保時(shí)捷博士還沒(méi)有創(chuàng )立自己的品牌,但他和Lohner公司的團隊就已經(jīng)著(zhù)手將該技術(shù)實(shí)現在一臺量產(chǎn)車(chē)型上,這就是Lohner Porsche。這款車(chē)擁有兩個(gè)位于前輪內的輪轂電機,可以提供最大3hp的輸出馬力。同時(shí),這臺車(chē)還擁有一個(gè)重量接近1.8噸的動(dòng)力電池組,可想而知它的速度究竟有多慢了。雖然以現在的眼光來(lái)看,這3hp的馬力可能還不如小朋友手中的電動(dòng)四驅車(chē),但在那個(gè)年代,輪轂電機簡(jiǎn)直就是科幻小說(shuō)中的技術(shù)。
Lohner Porsche增程式混合動(dòng)力車(chē)相比傳統汽車(chē)優(yōu)勢明顯
可能有不少朋友會(huì )認為,輪轂電機也不過(guò)是將電機放到了輪轂當中,雖然省去了大量的傳動(dòng)結構,但它依舊是用電力來(lái)驅動(dòng)汽車(chē)前進(jìn),和如今滿(mǎn)大街跑的純電動(dòng)汽車(chē)相比好像也沒(méi)有先進(jìn)到哪兒去。其實(shí),輪轂電機在實(shí)際應用中有很多看不到的優(yōu)勢。
將電機放到輪轂內直接驅動(dòng)車(chē)輪,可以讓車(chē)輛的整體結構更加簡(jiǎn)單。傳統燃油汽車(chē)中所需要傳動(dòng)軸、變速箱、離合器、差速器甚至分動(dòng)器等大量的機械設備不但給車(chē)輛本身增加了很多重量,同時(shí)越復雜的結構也就意味著(zhù)越容易出現故障。而輪轂電機則很好的避免了這些問(wèn)題,提升了傳動(dòng)效率,甚至可以讓車(chē)輛的空間最大化的被利用,提高乘坐的舒適性。
新能源汽車(chē)領(lǐng)域中不僅包含純電動(dòng)汽車(chē),同時(shí)也包含了混合動(dòng)力汽車(chē)和燃料電池車(chē)。這三者都需要采用電機來(lái)驅動(dòng)車(chē)輛,所以輪轂電機在新能源汽車(chē)的動(dòng)力類(lèi)型上并不“挑食”,無(wú)論是適配純電動(dòng)汽車(chē)還是混合動(dòng)力汽車(chē),甚至是燃料電池車(chē),都可以很好的發(fā)揮優(yōu)勢。
而且,由于輪轂電機是以一個(gè)車(chē)輪為單位進(jìn)行部署的,所以在動(dòng)力輸出的時(shí)候可以提供更加自由的動(dòng)力分配方式。如果將車(chē)輛的四個(gè)輪轂都配備上輪轂電機,則可以通過(guò)非常簡(jiǎn)單的方式實(shí)現車(chē)輛在前輪驅動(dòng)、后輪驅動(dòng)和四輪驅動(dòng)之中的靈活切換。
同時(shí),因為輪轂電機可以實(shí)現兩側車(chē)輪以不同轉速甚至不同旋轉方向,所以很多在傳統內燃機汽車(chē)上需要額外添加精密復雜的機械結構才能實(shí)現的技術(shù)都可以在輪轂電機上非常輕松的實(shí)現,比如主動(dòng)轉向技術(shù),甚至履帶式車(chē)輛上的原地轉向。無(wú)論是對于家用車(chē)還是特種車(chē)輛,都具有很高的價(jià)值。也因為缺陷導致未能普及
當然,優(yōu)點(diǎn)總是伴隨著(zhù)缺點(diǎn)。雖然輪轂電機有著(zhù)十分優(yōu)秀的亮點(diǎn),但它到如今仍不能大規模普及到民用純電動(dòng)汽車(chē)上,正是因為它也有著(zhù)比較大的缺陷。
對于一輛汽車(chē)來(lái)說(shuō),影響操控性能的因素有很多,但其中最重要的一個(gè)因素就是“Unsprung Weight”,它是指并不由汽車(chē)懸掛系統支撐的重量,比如輪胎、輪轂等。所以相對應的,有車(chē)輛懸掛系統所支撐的重量就被稱(chēng)為“Sprung Weight”。在汽車(chē)領(lǐng)域一直傳言,減輕1kg的簧下質(zhì)量可以等同于減輕15kg的簧上質(zhì)量。雖然數據并不一定準確,但它的道理對的。
而輪轂電機卻恰恰是反其道而行,減輕了“簧上質(zhì)量”,把它增加到“簧下質(zhì)量”之中。這樣一來(lái),車(chē)輛的操控性能就受到了很大的影響,導致車(chē)輛在加速、穩定性等方面表現變差。這也是為什么像特斯拉這樣敢于嘗試新鮮技術(shù)的公司卻沒(méi)有采用輪轂電機的原因。但對于絕大多數以代步功能為主的家用純電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō),雖然操控性并不是絕大多數消費者的需求點(diǎn),但簧下質(zhì)量的增加同時(shí)也會(huì )帶來(lái)舒適感的下降,對懸掛的濾震性能也有更高的要求。
同時(shí),由于輪轂電機的位置在車(chē)輛的車(chē)輪內,并不像傳統內燃機汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)那樣在底盤(pán)當中,所以行駛時(shí)暴露在外在所難免。像我們日常開(kāi)車(chē)遇到雨天難免會(huì )進(jìn)行涉水駕駛,而如果采用輪轂電機的話(huà)將會(huì )直接浸入水中,這將會(huì )對輪轂電機的防水密封性也有比較高的要求。輪轂電機在未來(lái)仍有廣闊的發(fā)展前景
比亞迪K9電動(dòng)巴士
雖然輪轂電機由于缺陷明顯,暫時(shí)還沒(méi)能大規模普及到家用純電動(dòng)汽車(chē)上,但在公共交通領(lǐng)域卻已經(jīng)有了非常成功的商用案例。像中國品牌中最早涉足新能源商用車(chē)的比亞迪,就憑借著(zhù)K9電動(dòng)巴士在國內外都獲得了很高的知名度。這款電動(dòng)巴士就采用了兩組最大功率90kW,峰值扭矩350N·m的輪轂電機來(lái)驅動(dòng)車(chē)輛。通過(guò)巴士上經(jīng)常使用的空氣懸掛系統,K9克服了輪轂電機在簧下質(zhì)量方面的劣勢。同時(shí)電動(dòng)巴士的行駛路線(xiàn)也都在城市內的鋪裝路面,避免了惡劣的使用環(huán)境,所以這個(gè)技術(shù)在K9的身上反而大獲成功。
勞斯萊斯103EX概念車(chē)
除此之外,像之前我們曾介紹過(guò)的勞斯萊斯第一款真正意義上的概念車(chē)——勞斯萊斯103EX,也采用了輪轂電機技術(shù)。雖然以目前的輪轂電機制造水平,尚不足以在家用新能源汽車(chē)市場(chǎng)形成比較大的成本優(yōu)勢。
但日系廠(chǎng)商很早之前就開(kāi)始在輪轂電機技術(shù)方面進(jìn)行布局,同時(shí)也有像Protean Electric這樣一直在努力研究輪轂電機技術(shù)的供應商,可以看得出來(lái),輪轂電機技術(shù)在未來(lái)仍有非常巨大的發(fā)展前景。一旦在技術(shù)上克服了簧下質(zhì)量和密封性帶來(lái)的劣勢,或許輪轂電機將會(huì )一舉替代傳統電機,成為新能源領(lǐng)域的一匹黑馬。
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