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整合集成化,中国轮毂电机技术及产品在进步

发展新能源汽车,电机是三大攻关项目之一。轮毂电机技术又称车轮内装电机技术,它最大特点就是将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内。因此大大简化了电动车辆的机械部分,腾出了更大空间。于是采用轮毂电机成为最终极形式。许多专家介绍说,欧洲电动公交客车装配轮毂电机已经是标准配置了。笔者也一直在跟踪国内行业发展。

一、轮毂电机结构及发展历程

典型内转子结构的轮毂电机驱动系统结构示意图(见图1)。

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图1  内转子结构轮毂电机结构图

早在1900年,保时捷就制造出了前轮装备轮毂电机(见图2)的电动汽车。

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图2   1900年轮毂电机装车图

在20世纪70年代,轮毂电机在矿山运输车等领域得到应用,它是内燃机动力电传动技术。但是内燃机动力电传动技术在其他车辆上一直没有办法用起来。由于新能源汽车的开启,乘用车采用轮毂电机是必须要重视的技术,日系厂商对于此项技术研发开展较早,包括通用、丰田在内的国际汽车巨头也都对该技术有所涉足。代表有米其林研发的将轮毂电机和电子主动悬挂,都整合到轮内的驱动/悬挂系统结构(见图3)。

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图3 米其林轮毂电机和电子主动悬挂

下面是本田研发的轮毂电机实物(见图4)。

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图4 本田轮毂电机

二、国内毂电机发展情况

(1)比亚迪研发的轮毂电机在纯电动公交车装车实物(见图5)。从图片上可以看出,其电机还是轮边电机,不是严格意义上的轮毂电机。

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图5 比亚迪轮毂(轮边)电机

(2)艾德斯公司研发的轮毂电机实物(见图6)。

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图6 艾德斯轮毂电机

从图片看,艾德斯轮毂电机是独立的轮毂电机,比轮边电机结构更紧凑,外转子式结构,密封性好,应该说是很有前途的轮毂电机。

三、对艾德斯轮毂电机参数分析

(1)16英吋轮毂电机,重32公斤,铝轮毂部分是25公斤,电机的功率密度为1.44Kw/kg;

(2)额定功率40kw,最大功率60kw;额定转矩450Nm,最大转矩750Nm;工作电压200-400V;最高转速1600rpm;

(3)环境温度:最高70度,最低-40度,冷却液:防冻液;

(4)转矩曲线(见图7)。

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四、16英吋艾德斯轮毂电机原理先进性分析

(1)结构特点是有多个分布式圆弧电机组成的,磁悬浮直流径向电动机;

(2)分布式圆弧电机,可以实现高可靠性容错运行的目标,即使在行驶中出现部分电机故障,也能继续行驶,避免次生事故的发生;

(3)制动能量回收效率更高。

五、艾德斯轮毂电机装配工艺分析

①与轮胎配套见(图8左)。与轮胎配套安装有5个螺钉与螺母,这与普通轮毂与轮胎配套安装是一样的;

图8  轮毂电机装配工艺

②冷却管有个两口,一进一出;

③动力线三根,与目前交流电机的四根动力线相比,少一根;

④比目前轮边电机安装更方便。

六、采用新型轮毂电机留下的思考

①与传统车桥的配套,车桥上有机械差速器,左右轮毂电机如果配套?

②开发电子差速器,传统车桥上机械差速器可以取消?

③采用新型轮毂电机,簧下质量会加重,如果解决?

采用新型轮毂电机,会带来一系列变化。主机厂要进行系统思考,与相关零部件厂家,要多通报信息,彼此密切配合,要取得系统性成功推广应用,中国新能源汽车才能走到世界前列。

来源:第一电动网

作者:雷洪钧

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