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[5]新能源电动汽车用轮电机修理毂西玛电机关键技术综述

时间:2020-03-17 10:22

新能源电动汽车用轮毂电机     关键技术综述     黄书荣  邢栋  徐伟 【摘要】       本文首先介绍了轮毂电机驱动电动汽车与传统结构电动车的异同点,总结出关键技术的优缺点。然后,论文着重论述了不同种类轮毂电机的技术特点、发展现状、存在问题等。最后,文章分析和预测了未来轮毂电机的发展趋势和潜在的市场价值。 【关键词】       电动汽车; 轮毂电机; 发展现状; 发展趋势 【文献出处】       黄书荣,邢栋,徐伟. 新能源电动汽车用轮毂电机关键技术综述[J].新型工业化,2015,5(2):27-32 【基金支持】       国家自然科学基金(61301035) 湖北省科技支撑计划(XYJ2014000314) 华中科技大学自主创新研究基(2014TS149) 0       引言         “   随着煤、石油、天然气等化石能源的不断消耗和环境状况的不断恶化,无污染,噪声低且不依赖化石能源的电动汽车逐渐成为汽车行业重要的发展趋势。近年来,世界各国纷纷将电动汽车作为科研攻关的热点。在电动汽车的各种驱动方式中,轮毂电机驱动方式因其传输效率高、控制灵活等独到的优点,逐渐受到业内人士的青睐,未来发展空间巨大[1] ,[2]。
  1       各种电动汽车驱动方式及特点     传统内燃机汽车的驱动系统由发动机-变速器-传动轴-差速器-车轮等部件构成。发动机体积庞大、笨重,噪声很大,消耗汽油、柴油、天然气等化石能源,加剧环境污染;复杂的机械传动系统导致能源利用效率降低,底盘结构复杂,减少了汽车的乘用空间[3]。 电动汽车按照驱动方式的不同,分为集中电机驱动、轮边电机驱动和轮毂电机驱动。其中             集中电机驱动电动汽车由内燃机汽车直接演变而来,即用电动机直接取代或辅助内燃机,其他部件基本不变,在技术上相对简单。但是由于这种方式没有改变原有的机械传动系统,不必要的能源损耗依然非常可观,再加上现有的电池容量有限,汽车的续航里程将受到显著影响。另外,由于电动机不便带动液压泵等辅助装置,会给汽车的制动带来麻烦。综上原因,现在的电动汽车基本上不采用集中电机驱动,而采后两种驱动方式。 轮边电机驱动是指电动机与固定速比减速器制成一体安装在车架上,减速器的输出轴通过万向节与车轮半轴相连,从而驱动车轮。由于技术上比较简单,轮边电机驱动在目前的电动汽车中有广泛的应用,其中电动汽车领跑者Tesla的唯一一款在售车型Model S采用的就是轮边电机驱动方式。 轮毂电机(又叫电动轮)             驱动方式是将动力、传动以及制动装置全部整合在轮毂内,这样就省去了离合器、变速器、传动轴、差速器等大量机械部件,使车辆结构大为简化,车辆噪声极低,整车质量减轻,不仅提高了能源利用效率,增加了汽车的乘用空间,也为实现底盘系统的电子化、智能化提供了保证。轮毂电机驱动系统布置非常灵活,在同样功率需求的情况下可采用多电动轮驱动的形式,将功率分配给多个电动机从而降低电气和机械传动部件的要求。轮毂电机驱动只需通过控制系统控制电机就可以完成对车轮驱动力的控制,电动机转矩响应快,使用全轮驱动和驱动轮单独控制的措施,可以最大限度的利用地面的附着能力,同时还可以提高车辆的离地间隙,从而提高越野车辆的通过性能。轮毂电机驱动便于采用线控四轮转向技术,有效减小转向半径,甚至实现零半径转向,提高转向性能。另外,轮毂电机驱动系统可实现再生制动功能,提高能源利用效率,有效提高汽车的续航里程。但轮毂电机的采用必将增加非簧载质量,进而影响车辆运行的平稳性和可操纵性,另外由于轮毂电机工作环境极其恶劣,需要经受震动、涉水、高温等极端工况的考验,所以对技术水平和生产工艺都提出了近乎严苛的要求。由于以上特点,轮毂电机被视为电动汽车的最终驱动方式,也是现阶段电动汽车研究的热点和难点之一[3]。
  2       轮毂电机的驱动方式     轮毂电机按照驱动方式又可分为减速驱动和直接驱动两种方式。 减速驱动时,电机多采用内转子形式,一般运行在高速状态,减速装置放在电机和车轮之间,起到减速和提升转矩的作用。其中,减速装置可以是传统的行星齿轮机械减速方式,也可以是磁齿轮减速方式[4]。减速驱动的优点是:电机运行在高转速下,具有较高的比功率和效率;体积小,在低速运行状态下可以提供较大的平稳转矩,爬坡性能好。缺点是:对于机械齿轮减速方式,故障率高,齿轮磨损快,寿命短,不易散热,噪声较大;对于磁齿轮减速方式,目前由于技术尚不成熟,制造困难,运行可靠性较低。减速驱动方式适用于过载能力较大的场合。采用减速驱动方式的轮毂电机如图1(a)所示。 直接驱动时,电机多采用外转子形式。其优点主要有:不需要减速机构,动态响应快,效率进一步提高,轴向尺寸减小,整个驱动轮更加简单、紧凑,维护费用低。缺点是:体积和质量较大,成本高;高转矩下的大电流容易损坏电池和永磁体;电机效率峰值区域减小,负载电流超过一定值后效率急剧下降[5], [6]。直接驱动方式适用于负载较轻,一般不会出现过载情况的场合下。采用直接驱动方式的轮毂电机如图1(b)所示。
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