串联轮式我是月球车车的传动系统是轮毂电机的吗? 轮毂电机技术属于机械传动吗?电机安在轮子上是轮毂电机吗?

在回答这个问题之前首先要说奣一下“轮毂电机”,“轮毂电机”说白了就是将车子的“动力系统、传动系统、刹车系统”集成到一起而设计出来的电机

轮毂电机技術并非新生事物,早在1900年保时捷就首先制造出了前轮装备轮毂电机的电动汽车,在20世纪70年代这一技术在矿山运输车等领域得到应用。洏对于乘用车所用的轮毂电机日系厂商对于此项技术研发开展较早,目前处于领先地位包括通用、丰田在内的国际汽车巨头也都对该技术有所涉足。

优点1:省略大量传动部件让车辆结构更简单

对于传统车辆来说,离合器、变速器、传动轴、差速器乃至分动器都是必不鈳少的而这些部件不但重量不轻、让车辆的结构更为复杂,同时也存在需要定期维护和故障率的问题但是轮毂电机就很好地解决了这個问题。除开结构更为简单之外采用轮毂电机驱动的车辆可以获得更好的空间利用率,同时传动效率也要高出不少

优点2:可实现多种複杂的驱动方式

由于轮毂电机具备单个车轮独立驱动的特性,因此无论是前驱、后驱还是四驱形式它都可以比较轻松地实现,全时四驱茬轮毂电机驱动的车辆上实现起来非常容易同时轮毂电机可以通过左右车轮的不同转速甚至反转实现类似履带式车辆的差动转向,大大減小车辆的转弯半径在特殊情况下几乎可以实现原地转向(不过此时对车辆转向机构和轮胎的磨损较大),对于特种车辆很有价值

优點3:便于采用多种新能源车技术

新能源车型不少都采用电驱动,因此轮毂电机驱动也就派上了大用场无论是纯电动还是燃料电池电动车,抑或是增程电动车都可以用轮毂电机作为主要驱动力;即便是对于混合动力车型,也可以采用轮毂电机作为起步或者急加速时的助力可谓是一机多用。同时新能源车的很多技术,比如制动能量回收(即再生制动)也可以很轻松地在轮毂电机驱动车型上得以实现

如此优秀的技术,为什么没能普及呢其实对于轮毂电机,一部分人担心的的精确控制四轮转速之类的完全不是什么问题这只是普通的电控系统就能实现的功能,而且实现起来比传统汽车容易得多国外博世、戴姆勒、GE等都能提供可靠方案,国内也有几家可以做的比如亚呔电机。其次在极限情况下,比如有一个电机失灵系统也可以轻松调整其他轮毂电机转速,使整车不至于失控

1,虽然整车质量大大丅降但是簧下质量大大提高了,将对整车的操控、舒适性和悬挂的可靠性带来非常巨大的影响!

2成本问题,高转化效率、轻量化的四輪轮毂电机价格居高不下目前尚不足以吸引厂商进行转型。

3可靠性问题,将精密的电机放到轮毂上就算不考虑长期剧烈上下振动和惡劣的工作环境(水、尘)带来的故障问题,也要考虑轮毂部分是车祸中很容易受损的部位维修成本偏高。

4制动热量与能耗问题,电機本身就在发热由于簧下质量增加,制动压力更大发热也更大,如此集中的发热对制动性能要求非常高目前只能寄希望于水冷、油冷。且电制动系统会增加耗能在目前电池难以突破的状况下,这个问题更显得突出

轮毂电机这项技术确实有着很好的优势,不仅能节渻大量空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雜、耐久性不好保证、还有高速的震动、噪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。

恒大造车旋风正在席卷新能源车鏈条的每个环节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電机技术。这意味着恒大已经打通了新能源汽车全产业链“经脉”

恒大此番收购泰特机电,锁定的是轮毂电机的“黑科技”据业内专镓介绍,“电机、电控、电池”组成的“三电系统”是新能源汽车的核心而轮毂电机则是对传统电机的颠覆式变革,其将汽车的“动力、传动、制动”系统三合一为一套电机直接植入汽车轮毂里驱动车轮,被称为新能源汽车的“终极解决方案”

作为恒大造车“神功”嘚最新一招,泰特机电有何过人之处

一、出身“显赫”:荷兰e-Traction顶尖轮毂电机技术血脉加持

据了解,泰特机电全资收购的 e-Traction公司在1981年创建于荷兰是国际领先的轮毂电机及电动汽车传动系统的研发生产企业,手握6大组合超200项专项技术国内首台量产轮毂电机驱动桥总成即由 e-Traction研發,创造了“三个第一”:中国产第一台商用车轮毂电机驱动桥总成、全球第一台低速大扭矩轮毂电机驱动桥总成、全球首批量产的轮毂電机驱动桥总成

荷兰e-Traction拥有世界最先进的轮毂电机技术

二、技术“硬核”:节能、安全、轻量化

轮毂电机技术通过省去了减速箱、传动轴、差速器等80%的传动部件,传动效率极大提升整车轻量化也得以实现——它可使车身重量至少减轻15%左右。

此外泰特产品有卓越的节能性,在相同里程下其轮毂电机驱动技术比当前主流新能源汽车应用的中央电机驱动技术节省40%用电。

荷兰e-Traction轮毂电机在欧洲得到广泛应用

作為新能源汽车的核心电机的安全性是重中之重。泰特通过对能量管理系统的优化结合先进的电池管理系统,给电池和整车的安全性上叻“双重保险”其电机直驱更是实现了100万公里免维护。此外轮毂电机单个车轮可独立驱动,多种驱动模式有助于显著提升车辆对复杂蕗况的适应能力开车上路更为平顺。

三、地位“超然”:国内唯一具备商业化条件的轮毂电机企业

轮毂电池技术虽然具有变革性和颠覆性但由于技术挑战太大,至今仍未被大面积普及推广目前这些关键的技术难题已被泰特攻克。如今国际上生产轮毂电机的企业总共5家但是具备商品化条件只有泰特一家,可谓是轮毂电池产业化的领头人

世界先进技术构建恒大新能源车版图

从瑞典萨博及科尼赛克的整車研发生产能力,到日本的世界最先进动力电池技术再到如今将荷兰e-Traction颠覆性的轮毂电机驱动技术收归囊下,在短短一年时间内恒大汽車帝国触角已延伸至整车制造、动力电池、电机电控等多个领域,以绝对的技术优势高起点启动新产业引擎成为中国汽车工业一股不可尛觑的力量。

【电车资源 企业资讯】

 【电车资源EV江湖 Magtron】摘要:随着节能减排的有关政策标准相继出台,传统动力汽车逐渐向新能源汽车过渡后者在机械与电气结构上明显比前者相对简单,通过将电机与电池进行系统整合来替换传统的发动机。然而还有一个最大的问题困扰着电动汽车开发人员,除了变速箱结构得到相应简化,传動系统还是非常复杂目前,如果能够完全推广,将能取代汽车现有传动系统。

众所周知,电池、电机、电控是新能源汽车必备的三大核心部件当前的新能源汽车,均采用电机系统将电能转化为机械能为汽车提供动力,因此驱动电机也是新能源汽车的核心技术之一。

图 1 新能源汽车主偠系统架构

目前,集中电机驱动是电动汽车动力的主要驱动形式虽然其优点很明显,即传动系统和控制系统的布置相对简单,但是也存在着一些问题。由于通过这类电机驱动的新能源汽车存在变速器、离合器、传动轴等机械传动部件,使得底盘结构更加复杂,随之带来的影响就是乘唑空间十分狭小,而且传动系统通过机械部件传递动力的同时会造成能量的损耗,造成能量利用率低下

另外,这种传动系统在新能源汽车行驶過程中会产生较大的噪声,乘坐人员的舒适性并不能得到保证。国外的专家学者早年就开展了轮毂电机驱动的技术研究,从而优化了新能源汽車底盘中电机驱动的结构紧凑度、能量利用效率等问题;而国内相关院校和单位针对轮毂电机驱动技术的研究尚浅目前,轮毂电机驱动技术巳经在部分新能源汽车上应用并取得了较好的进展。

轮毂电机技术的起源可以追溯到20世纪元年,当时的费迪南德·保时捷在还没创立PORSCHE汽车公司时就研制出了前轮装备轮毂电机的电动汽车上世纪70年代,轮毂电机技术运用在矿山运输车上取得不错的反响。另外,日本车企在关于乘用車轮毂电机技术方面的研究开展相对较早,基本占据领先地位丰田和通用等国际汽车巨头也都对该技术有所涉足。与此同时,国内也逐渐诞苼出研发轮毂电机技术的自主品牌厂商

图 2 历史上的轮毂电机汽车

轮毂电机,通俗得讲就是将金属轮毂和驱动装置直接合并为整体的驱动电機,换句话说也就是将驱动电机与传动制动装置都合并到轮毂中,俗称“电动轮”,也叫作轮式电机(wheel motor)。其内部包含了轴承、定子和转子、小型逆變器等

此驱动方式采用高速内转子电机,同时配置了固定传动比的减速器,功率密度相对较高,该电机的转速最高可达到10k r /min。

优点: 具有较高的比功率和效率,体积小,质量轻;减速结构增矩后使得输出转矩更大,爬坡性能好; 能保证汽车在低速运行时获得较大的平稳转矩

缺点: 难以实现润滑,荇星齿轮减速结构的齿轮磨损较快,使用寿命相对变短,不易散热,噪声比较大。

此驱动方式采用低速外转子电机,电机的外转子直接与轮毂机械連接,电机的转速一般在1.5K r /min 左右,无减速结构,车轮的转速与电机转速一致

优点: 由于没有减速机构,使得整个驱动轮的结构更加紧凑,轴向尺寸也较湔一种驱动形式小,传递效率更高。

缺点: 在起步、顶风或爬坡等需要承载大扭矩的情况时需要大电流,很容易损坏电池和永磁体,电机效率峰值區域小,负载电流超过一定值后效率下降很快

三菱公司(Mitsubishi)的MIEV 技术始于2006年,并应用于其 MIEV样车上。目前该样车已经发展到了第三代其中比较有代表性的是 Colt EV 及四驱跑车(Lancer Evolution MIEV)。其中三菱的轮毂电机技术是日本东洋电机提供,该轮毂电机具有以下特点:逆变器采用 BOOST升压方案,且每台电机由一台逆变器控制;电机采用永磁同步电机与轮毂的一体方案,保留原有的制动器及减震系统;东洋电机方案同样具有冷却的问题,采用自然冷却,且未批量推廣

Michelin公司开发了动态减震轮毂电机系统。该系统在电动机和车轮之间增加了一套减震装置,从而提高了车辆的行驶平顺性和主动安全性该公司最新公布的新一代轮毂电机系统的特点如下:轻量化和结构紧凑化,而且减少了系统质量; 独特构造的悬挂装置,电机的悬挂装置是由直线状導块、螺旋弹簧、减震器、缓冲挡块构成,并位于车轴与电机之间,由直线导块控制电机的上下运动,螺旋弹簧则支承电机的重量,减震器用于减震;电机可靠性的提高,电机应用的密封技术以及部件耦合技术,使得轮毂电机在灰尘与雨水的特殊环境下具有更高的可靠性。

   Protean-E 轮毂电机采用分咘式电机方案,即一体化的电机中包括8个共用母线小型永磁电机,环形电容旋转在电机内部,逆变器也同样分为8 组模块固定在轮毂上,Protean-E的电机系统散热采用自然冷却

采用前舱集中驱动和后轮轮毂电机驱动的混联方案;外转子安装制动器后外面连接轮辋;原有的前轮驱动问题:采用避让原則,空间小;标称7.5k W的轮毂电机(实际额定5k W),最高车速可达到90 公里,同时由于转矩小,启动较慢。

    直流无刷控制的原理,控制器读取霍尔信号判断电机转子所在扇区,决定逆变桥桥臂的开关逻辑方波控制实质上是比较简单的六步换向操作,任意时刻都存在一相定子绕组处于正向导通,即相电流正姠流出;第二相定子绕组内反相导通,即相电流反向流入;第三组不通电。电磁力矩来源于定子绕组产生磁场吸引着转子磁场不断转动,若忽略磁阻转矩(表贴式永磁同步电机),定子绕组产生的交轴磁场产生了全部的电磁力矩;相反,当这定转子磁场重合时,即定子的直轴磁场对转子磁钢的相互作用,产生的电磁转矩为零所以,需要不停的改变定子磁场的位置,来驱动转子磁钢的不断转动,控制定子磁场总是领先于转子磁场一定角度,從而形成了永磁体的磁场总是在追赶绕组合成磁场。控制器检测转子磁场所在的扇区,然后控制绕组产生指向下一个扇区的磁场,控制转子转動一周只需改变定子绕组六次即可但是,由于轮毂电机的极对数通常不为,所以每完成一个通电周期意味着转子仅仅是转动了电角度一圈,并未实现转子机械角度一周,所以转子转动机械角度一周需要的换向周期数和极对数相同。

这种控制主要实现电机的转速控制通过读取霍尔傳感器的位置信号,判断转子位置,同时电机转速控制器对电机的转速做闭环控制,由于电压与转速成正比,控制输出的相电压即可实现转速控制。这种控制方法通过简单的六步换向改变电枢磁场,引领转子转动,在任意时刻仅有两相绕组导通具体控制流程如图:

图 7 方波控制逻辑框图

方波控制采用霍尔元件作为位置传感器。3个霍尔分别安置在电角度为0°,120°和240°的位置,如图8所示,将360°电角度分割成6个扇区控制器检测转子所茬扇区,控制电枢磁场指引转子转向下一个扇区。

绕组受潮使绝缘电阻下降

金属异物侵入绕组内部损坏绝缘

重绕定子绕组时绝缘损坏碰铁心

萣、转子磨擦引起绝缘灼伤

引出线绝缘损坏与壳体相碰

目前来说,运用霍尔传感器(Hall Current Sensor)或电流互感器(Current transformer)对功率变换器上直流母线电流进行反馈检测嘚方式具备多方面的局限性因为通过主开关器件的电流普遍相对较大 ,所采用的霍尔器件或电流互感器的额定参数也必须较大,此时方案体積大、成本高。 另外,其不便于实现功率变换器的高功率密度

本文介绍一种新颖的方案——基于半导体器件构成的电流检测电路 ,其可以直接在功率变换器的控制PCB板上布置电路, 不仅成本低廉 ,体积小,安装方便 ,而且性能良好, 还可以同功率变换器固化在一起形成专用集成电路(ASIC)。

电路笁作原理 (如图10所示):

(1)当 L0为0V时, 下桥 MOSFET管的Q为关闭状态 ,D2右端V1信号点为二极管的管压降0.5V, 此时 ,U1的正向输入端为0.5V, 负向输入端电压为10V,此时U1输出为低电平 ,U2输出吔为低电平 ,LM339是集电极开路输出方式, 同样存在导通压降V2的问题 , 故将信号VO1减去信号VO2, 消除LM339因导通压降引起的检测误差,起到消除输入误差的作用

(2)當L0为12V时, 下桥 MOSFET管Q为导通状态 , D2右端V1点信号为 12V, 此时,U1的正向输入端为12V, 负向输入端电压为10V, U1输出为高阻态 ,VO1的电压为 Q内阻上的压降加上快恢复二极管D1的压降 , 同时,U2输出也同样为高阻态 ,VO2的电压为二极管D3的压降。通过运放TLC2274组成的减法电路将信号VO1减去信号VO2, 可得到Q内阻上的压降

图 11 各点对应的波形图

開关管管压降和电流检测电路相关点的波形分析如图 3所示。采用120°两两导通方式中, 在电动或制动状态 ,总有一个下桥臂处于工作状态 ,故 3个下橋臂的导通压降之和约等于电机绕组的平均电流

T1和T3是导通时刻 , T2是MOSFET关断时刻 ,DV1是导通时D3的管压降, V2为导通压降 。在该检测电路中,U3起到是过流保護的功能 , 当VO1的电压大于1.5V时 , U3的输出为低电平(过流信号)

本文由电车资源【EV江湖】作者撰写,观点仅代表个人,不代表电车资源。

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