电动汽车用轮毂电机的研究

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汽车轮毂电机技术研究与应用

汽车轮毂电机技术研究与应用

汽车轮毂电机技术研究与应用近年来,汽车工业一直在不断地寻求创新和技术升级,其中,轮毂电机技术的应用是一种重大的技术创新。

轮毂电机技术是指将电动机直接安装在汽车的车轮上,通过电力驱动车轮。

与传统的汽车动力系统相比,轮毂电机技术有许多显著的优点,包括高效、节能、更加安静等。

在未来,轮毂电机技术有望成为汽车工业发展的主流之一。

一、轮毂电机技术的原理轮毂电机技术是指将电动机直接安装在车轮上,与传统的汽车动力系统不同,它可以利用电力直接驱动车轮。

轮毂电机由电动机、减速器、制动器、控制器等组成。

它通过电力控制,对车轮进行驱动和制动。

在行驶过程中,轮毂电机可以控制每个车轮的速度和转向,实现更加灵活的汽车控制方式。

二、轮毂电机技术的优点1.高效轮毂电机技术可以利用电能直接驱动车轮,相比传统汽车动力系统,能够更加高效地转化电能为动力,节约能源并减少排放。

2.节能轮毂电机技术的效率更高,能够将原来在传输过程中浪费的能量利用起来。

同时,通过回收制动能量,轮毂电机技术还可以增加能源的利用率,减少原始油耗和碳排放。

3.更加安静由于轮毂电机技术的驱动方式与传统汽车动力系统不同,因此在行驶过程中,它可以产生更少的噪音和振动。

这使得驾乘环境更加安静、舒适,同时也减少了对城市环境的噪音污染。

4.车身结构更加灵活由于轮毂电机技术将电动机直接安装在车轮上,因此它可以减少车辆的重量和体积,提高车身结构的灵活性。

这可以使车辆更加节能、环保,同时也提高了汽车的运行稳定性和安全性。

5.智能化轮毂电机技术可以通过计算机和网络技术,实现智能化控制。

这可以提高车辆的驾驶安全性和运行稳定性,同时也减少了驾驶员的操作难度。

三、轮毂电机技术的应用领域1.公共交通轮毂电机技术可以在公共交通领域应用,包括公交车、出租车等交通工具。

通过应用轮毂电机技术,可以优化公共交通系统运行效率,提高乘客的出行质量。

2.私人出行轮毂电机技术也可以在私人汽车中应用。

它可以提高车辆的运行效率,减少能源消耗和排放,同时也为汽车智能化控制提供了更为广阔的发展空间。

电动汽车轮毂电机技术

电动汽车轮毂电机技术

电动汽车轮毂电机技术电动汽车轮毂电机技术是指将电动机直接集成在车辆轮毂中以驱动车辆的一种技术。

相比传统的中央电机和驱动轴传动方式,轮毂电机技术具有更高的效率、更好的控制性能和更灵活的布局等优点。

本文将从其原理、特点、应用、发展趋势等方面进行阐述。

一、轮毂电机技术的原理和特点轮毂电机技术是利用电动机直接集成在车辆轮毂中,通过专门设计的电动机驱动轮毂转动,从而实现车辆的驱动。

与传统的中央电机和驱动轴传动方式相比,轮毂电机技术具有以下特点:1.效率高:轮毂电机技术可以实现电机直接驱动轮毂转动,消除了传统传动系统中的传动损耗,提高了能量的利用效率。

2.控制性能好:轮毂电机技术的电机控制系统可以根据不同需要实现精确的转矩和速度控制,提高了车辆的操纵性和驾驶的舒适性。

3.布局灵活:轮毂电机技术的电机集成在车辆轮毂中,车辆结构更加紧凑简洁,空间利用率更高,还可以实现前后轴独立驱动,提高了车辆的稳定性和操控性。

二、轮毂电机技术的应用轮毂电机技术在电动汽车领域具有广泛的应用前景。

主要有以下几个方面:1.提高车辆性能:轮毂电机技术可以实现对每个轮毂的精确驱动控制,提高了车辆的动力性能和操纵性能,提高了车辆行驶的平稳性和舒适性。

2.提高能量利用效率:轮毂电机技术消除了传统传动系统中的传动损耗,提高了能量的利用效率,延长了纯电动汽车的续航里程。

3.提高安全性能:轮毂电机技术实现了前后轴独立驱动,可以根据路况和行驶状态对每个轮子进行独立驱动控制,提高了车辆的稳定性和操控性,提高了行车的安全性。

4.降低车辆成本:轮毂电机技术简化了传统传动系统的结构,减少了传动部件和零部件的使用,降低了车辆制造成本,提高了制造工艺的简化和生产效率。

三、轮毂电机技术的发展趋势随着电动汽车市场的快速发展,轮毂电机技术也得到了广泛的关注和应用。

未来轮毂电机技术的发展趋势主要包括以下几个方面:1.高性能:轮毂电机技术将进一步优化电机的设计和控制算法,提高驱动系统的效率和性能,提供更高的功率和扭矩输出,满足更高的动力需求。

轮毂电机驱动技术的研究

轮毂电机驱动技术的研究

-182-科学技术创新2019.09轮毂电机驱动技术的研究田太伟戚龙喜凌素琴(江苏远东电机制造有限公司,江苏泰州225500)摘要:新能源汽车是未来汽车行业的主流,轮毂电机驱动技术的发展象征着新能源汽车驱动发展的重要方向。

在此背景下,本文简要从轮毂电机驱动的技术进行概述,介绍轮毂电机的驱动形式以及轮毂电机驱动系统在电动汽车上的应用,以其对新能源汽车的发展具有借鉴意义。

关键词:电动汽车;驱动;特性分析中图分类号:U463.343文献标识码:A文章编号:2096-4390(2019)09-0182-02随着经济社会的不断发展,人们的生活水平得到逐步提升,对环境的要求也越来越高。

汽车排放的尾气一直被认为是环境污染的重要来源,因此使得能源与环保问题长期成为了汽车领域发展的瓶颈,其对汽车领域的发展也具有一定的制约作用。

世界各国的汽车公司以及政府都在积极推进和研究新能源汽车的发展,明确了新能源汽车的范围是纯电动汽车、燃料电池车以及插电式混合动力车等。

在新能源汽车领域,轮毂电机是汽车的核心组成部件,在新能源汽车领域起着举足轻重的作用,下文将简要对轮毂电机驱动技术进行简要介绍。

1轮毂电机驱动技术概述纵观世界新能源汽车的发展,欧洲、美国以及日本等发达国家在新能源汽车领域已经形成了较为完善的汽车产业链,欧盟计划在2020年生产新能源汽车数量超过五百万辆,同时已经下拨14.3亿欧元用来支持新能源汽车的研发;此外,日本计划在2020年将新能源汽车的占比提升至50%;我国工信部在《节能与新能源汽车产业发展规划》中指出到2020年我国的新纯电动车以及PHEV的市场份额为500万辆,汽车的电动化是大势所趋,其核心部件电机作为主要的驱动方式在新能源汽车的发展过程中发挥着重要的作用。

目前在汽车行业普遍采用的电机为轮毂电机,如图1所示为轮毂式电机的外观图。

轮毂电机安装在空间相对较小的轮毂中,使电机系统受磁场饱和、路面激励以及负载等因素的影响较为明显,因此可以严格控制轮毂汽车的性能。

浅谈新能源汽车轮毂电机

浅谈新能源汽车轮毂电机

浅谈新能源汽车轮毂电机一、轮毂电机的工作原理新能源汽车轮毂电机是指将电机集成于车轮轴承内的一种电动机,它通过电能转换为机械能,从而驱动车辆运行。

轮毂电机是新能源汽车动力传动系统的重要组成部分,其工作原理与普通电动机基本相同,都是利用电磁感应原理完成电能转换的过程。

轮毂电机通过电磁场的变化,使得电能转化为机械能,从而带动车轮转动,推动汽车前行。

二、轮毂电机的特点1. 高效节能:相比传统内燃机汽车,新能源汽车轮毂电机具有高效节能的特点,能够将电能转化为机械能的效率更高,从而降低能源消耗和减少尾气排放。

2. 空间利用率高:由于轮毂电机集成于车轮轴承内,无需额外的传动装置,因此可以更充分地利用车辆空间,使得整车结构更加紧凑。

3. 响应速度快:轮毂电机具有响应速度快的特点,能够在瞬间提供足够的扭矩输出,使得车辆动力性能更加优越。

4. 增强安全性:由于轮毂电机的集成布局,能够实现四驱独立控制,从而提高了车辆的稳定性和操控性,增强了行车安全性。

5. 带来静音舒适的驾驶体验:轮毂电机无需传动装置,不存在传统内燃机汽车的变速箱、离合器等零部件,从而减少了噪音和振动,带来更加静音舒适的驾驶体验。

三、轮毂电机的发展趋势1. 高性能化:未来新能源汽车轮毂电机将朝着高性能化的方向发展,提高功率密度和效率,以满足更高的动力需求。

2. 集成化:随着技术的不断进步,轮毂电机将更趋向于集成化设计,减少体积和重量,从而使得整车的能耗降低,续航里程得到提升。

3. 智能化:未来轮毂电机将实现智能控制,实现车辆动力系统的智能化管理,提高能量的利用效率和续航里程。

4. 可靠性提升:轮毂电机所处的工作环境较为恶劣,对电机的可靠性要求较高。

未来轮毂电机将在材料、工艺和设计等方面进行优化,提高其可靠性和寿命。

新能源汽车轮毂电机作为新能源汽车的重要核心部件,具有很高的发展潜力。

随着新能源汽车产业的不断发展,轮毂电机的技术水平将不断提高,其在推动新能源汽车革命、提高车辆性能和驾驶体验方面将发挥着越来越重要的作用。

电动汽车用轮毂电机的设计与优化

电动汽车用轮毂电机的设计与优化

电动汽车用轮毂电机的设计与优化电动汽车用轮毂电机的设计与优化随着环境保护和新能源的重要性日益凸显,电动汽车作为一种无污染、低能耗的交通工具,成为了未来绿色出行的重要选择。

而电动汽车的核心技术之一就是轮毂电机。

轮毂电机作为电动汽车直接驱动车轮的动力设备,对电车性能和效率起着至关重要的作用。

因此,电动汽车用轮毂电机的设计与优化显得尤为重要。

电动汽车用轮毂电机的设计与优化需要考虑多个方面,其中包括电机的结构设计、磁场设计、线圈设计以及控制系统设计等。

首先,电机的结构设计是关键,需要根据车辆的使用需求和空间限制来确定电机的尺寸和形状。

通常情况下,电动汽车用轮毂电机采用无刷直流电机或永磁同步电机,这些电机具有体积小、功率密度高、效率高的特点。

其次,轮毂电机的磁场设计是关键的一环。

通过合理设计电机的磁场,可以提高电机的输出功率和效率。

在磁场设计中,建立合适的磁场分布以及选择适当的磁铁材料是关键。

此外,为了减少磁场损耗和提高电机效率,还需要考虑减小磁铁的磁阻和选择合适的电机转子材料。

线圈设计也是电动汽车用轮毂电机设计的重要方面之一。

线圈的设计涉及到电机的电磁特性、输出功率和效率等关键参数。

根据电机的功率和电磁特性要求,选择合适的线圈截面积、匝数以及线材材料,以达到最佳的电机性能。

此外,对于高功率的电动汽车用轮毂电机,采用多层绕组设计可以提高电机的输出功率和效率。

最后,控制系统的设计是电动汽车用轮毂电机设计的重要环节。

电机的控制系统要能够根据车辆的实时运行状态来调整电机的输出功率和电机转速,以满足车辆的动力需求。

同时,为了提高能源利用率和电池寿命,电机的控制系统还需要考虑能量回馈和能量回收等特点。

为了优化电动汽车用轮毂电机的设计,可以采用模拟仿真和实验验证相结合的方法。

通过使用电磁仿真软件对电机的磁场分布和电磁特性进行优化,并借助实验数据来验证仿真结果的准确性。

通过反复优化和调整,可以得到最佳的电动汽车用轮毂电机设计方案。

电动汽车用永磁同步轮毂电机的设计及分析

电动汽车用永磁同步轮毂电机的设计及分析

摘要作为清洁能源汽车,电动汽车具有高能效,低噪音和零排放,成为世界新能源汽车发展的主要方向。

而对于永磁同步电动机,其结构简单,运行效率高,功率密度高,调速性能优良,符合电动汽车用电动机的要求。

因此,它在汽车工业中受到很多关注,并已广泛应用于电动汽车领域。

本文在有限元分析的基础上,采用场路结合的设计方法进行了电动汽车用永磁同步轮毂电机的设计和运行特性分析。

分析磁路结构参数变化对电机性能的影响,开发出适用于电动汽车的高效率、高功率密度、高过载能力的驱动电机,并由此总结了适用于电动汽车驱动的永磁同步电动机的设计方法,为后续系列产品的开发奠定了基础。

本文的主要研究工作有以下几个部分:根据电动汽车发展的关键技术,结合电动汽车的特殊运行条件和动力驱动特性,分析各种电动机性能的优缺点。

本文选择内置永磁同步电动机作为研究对象,通过对其结构特点和工作原理的分析,确定设计任务目标,使设计突出电动汽车驱动电机的特性。

以有限元软件为基础,依据电机学和相关电磁场理论,本文采用场路结合设计方法,确定了电机的设计方案,进行了电机主要尺寸设计、绕组方案确定、极槽配合选择、永磁体参数计算、永磁体充磁方向分析、气隙长度的设计等工作,完成样机的初步设计方案;然后根据电机电磁设计方案,建立有限元求解模型,对电机进行有限元分析计算,主要是对电机的空载、负载及过载工况进行仿真,并在此基础上研究电机的磁场分布、气隙磁密、空载反电动势、齿槽转矩、转矩转速以及永磁体涡流损耗等;研究相关结构的参数变化对电机的影响;从转子结构方面分析电机的弱磁扩速性能;为保证所设计的电机结构在运行时能够满足实际工况的机械强度需求,还对电机进行机械结构仿真,确保电机的各部分的应力能够满足所用材料的屈服强度的要求,保证电机的稳定运行。

最后依据设计结果制作了额定功率8.5kW、额定转速650r/min的样机,对样机的性能进行试验测试,测试结果表明样机具有较大的过载倍数和高效运行区域,达到预期设计目标。

轮毂电机的设计与控制技术研究

轮毂电机的设计与控制技术研究

轮毂电机的设计与控制技术研究轮毂电机是一种新型的电动车辆驱动方式,通过将电机直接嵌入车轮内部,可以实现对车轮的直接驱动,从而提高传动效率和动力响应速度。

在当前汽车电动化的大趋势下,轮毂电机已经成为了电动汽车行业的一大研究热点。

一、轮毂电机的设计原理轮毂电机的核心部件是电机转子和定子,转子直接嵌入车轮内部,定子则安装在车轮周围的车轮轮毂上。

电机控制器负责对转子的旋转进行控制,控制器可以通过外部的传感器来感知车辆的速度和加速度,并根据这些数据来调整电机的输出电流,从而实现对车辆的加速和制动控制。

轮毂电机的优点在于可以大大减少传动系统的能量损耗,提升车辆的动力响应速度和行驶里程,同时还可以简化车辆的设计结构和维护保养难度。

轮毂电机的缺点则在于重量较大,且整个电机需要承受车轮的旋转惯性和扭矩负载,需要使用高强度的材料来进行制造和加强。

二、轮毂电机的实现技术轮毂电机的实现技术主要包括电机转子的制造和安装、电机控制器的设计和硬件实现、车轮加强结构的设计和制造等多个方面。

在转子制造方面,采用高效的磁钢材料和高精度的加工工艺可以提高转子的转动效率和对电磁场的响应能力,从而实现更高效的电机输出和驱动效果。

在控制器方面,则需要采用先进的数字信号处理技术和动态控制算法,以提高电机控制的稳定性和响应速度,同时还需要考虑如何降低控制器的功率损失和噪声干扰,以保证电机的长期运行可靠性。

在车轮加强结构方面,则需要使用高强度的材料和轮毂设计来支撑电机和车轮的重量和旋转惯性,从而提高整车的强度和稳定性。

三、轮毂电机的应用前景轮毂电机作为一种新型的电力驱动技术,已经引起了全球汽车行业的广泛关注。

在中国企业中,比如比亚迪、蔚来等新能源汽车厂商已经开始大力研究和应用轮毂电机技术,并陆续推出了配备轮毂电机的电动车型。

未来,随着电动汽车市场的不断扩大和普及,轮毂电机技术将成为各大厂商竞争的重点,成为推动电动汽车技术进步和发展的核心引擎。

总结轮毂电机在实现电动汽车高效驱动和减少能源损耗等多个方面有着巨大的优势,是电动汽车发展的一个重要方向。

电动汽车轮毂电机的特点

电动汽车轮毂电机的特点

电动汽车轮毂电机的特点
1.一体化设计:电动汽车轮毂电机将电机与轮毂结构进行一体化设计,使得电机和传动系统组成紧凑的整体,减少了传动部件的数量和体积,提
高了整车的空间利用率。

2.高效能:电动汽车轮毂电机采用无需传动的直接驱动方式,无需通
过传动装置将电能转化为机械能,可以实现高效能的转换。

相比传统的内
燃机驱动系统,电动汽车轮毂电机的能量利用率更高,能够大幅度提高车
辆的瞬时加速性能。

3.节能环保:由于电动汽车轮毂电机无需借助传统的内燃机来驱动,
可以减少对石油资源的依赖,减少碳排放和污染物的排放,实现能源的可
持续利用。

同时,电动汽车轮毂电机在制动过程中可以通过回收制动能量
来充电,提高了整车能量利用效率。

4.简化传动系统:电动汽车轮毂电机无需传动装置,可实现全时四轮
驱动和电子差速的功能,简化了传动系统的结构。

同时,由于电动汽车轮
毂电机可以实现逐轮独立的控制,可以更灵活地调整每个轮子的扭矩分配,提高了车辆的操控性和稳定性。

5.噪音低:电动汽车轮毂电机的直接驱动方式使得车辆在行驶过程中
摩擦和机械噪音减少,车内噪声水平更低,提高了行车的舒适性。

6.维护成本低:电动汽车轮毂电机的结构相对简单,无需传统的润滑
油和传统发动机的维护保养,减少了维修成本和保养周期。

7.动力分配灵活:电动汽车轮毂电机可以实现轮子间的扭矩分配,可
以根据路况和驾驶需求对每个轮子的动力进行精确控制,提高了车辆的操
控性和稳定性。

8.制动能量回收:电动汽车轮毂电机可以在制动过程中向电池回收能量,提高了整车的能量利用效率,减少了对制动器的磨损,延长了制动器的使用寿命。

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电动汽车用轮毂电机的研究张继晨(武汉理工大学汽车工程学院;汽研1202;学号:1049721202240)摘要:轮毂电机驱动系统是电动车辆的先进驱动方式,高品质的轮毂电机及其驱动控制系统是国内外电气工程领域的重要研究方向。

本文阐述了轮毂电机的不同驱动方式及其国内外研究现状,在分析了轮毂电机驱动特点基础上,介绍了轮毂电机的结构,探讨轮毂电机驱动系统的控制,特别是转向时的差速控制,并思考轮毂电机发展的关键技术。

关键词:电动汽车;驱动系统;轮毂电机;差速控制Application of In-Wheel Motors Used for Electric AutomobileZhang Jichen(School of Automobile Engineering, Wuhan University of Technology, Class: 1202, Number: 1049721202240) Abstract:As advanced drives for electric vehicles, it is one of the most important edge research areas to develop the high-performance in-wheel motors both at home and abroad. This article described two different driving methods and their application status at home and abroad. With a presentation of the features of in-wheel motors and drives, introduced the structure of the in-wheel motors, and propose the control of the in-wheel motors system, especially the control of the steering differential while some potential technical solutions for the drives are discussed.Key words: electric automobile; driving system; in-wheel motor; differential control前言随着全球资源紧缺与环境污染矛盾的不断凸显,作为具有节能和环保双重效益的电动汽车近几年得到了迅速的发展。

目前电动汽车的电机、电池性能已经能基本上满足车辆性能的要求,在新结构、新控制、新技术等方面展示出了巨大的发展潜力。

在各种形式驱动的电动汽车中,轮毂电机将是电动汽车的最终驱动形式。

轮毂电机的快速响应特性可提高电动汽车的动态控制能力,使汽车在驱动、制动、转向等多种工况下均具有较好的表现。

轮毂电机不但可以进行防抱死控制、牵引力控制、转矩矢量控制,还可以进行主动平顺性控制,因此轮毂电机可以替代传统汽车底盘中绝大部分执行机构。

目前,对轮毂电机来说,最重要的技术是将电动机、传动系统、制动系统和悬架系统共同嵌入到车轮中,而体积过大时轮毂电机电动汽车普及的一个障碍。

1. 轮毂式电动汽车发展现状轮毂式电动汽车是一种新兴的驱动式电动汽车,有两种基本形式,即直接驱动式电动轮和带轮边减速器电动轮。

它直接将电机安装在车轮轮毂中,省略了传统的离合器、变速器、主减速器及差速器等部件,简化了整车结构,提高了传动效率,并且能通过控制技术实现对电动轮的电子差速控制。

电动轮将成为未来电动汽车的发展方向。

1.1 国外研究现状目前国际上对轮毂电机电动汽车的研究主要以日本为主。

日本很早就开始了对轮毂电机研究和开发,取得了一系列的研究成果,其技术在世界各国电动汽车研究领域处于领先位置。

日本庆应义塾大学的电动汽车研究小组先后研制了IZA、ECO、KAZ等电动汽车均采用轮毂电机驱动技术。

2001年该小组研制了超级电动轿车“KAZ”,该车采用8个55kW的永磁同步电机驱动,最高车速达到了311km/h,0~100km/h的加速时间是8s,电动车轮匹配了一套行星齿轮减速机构。

2004年,该小组再次推出电动轿车Eliica,该车采用8个直驱式轮毂电机直接驱动车辆,最高车速在良好工况下达到400km/h,0~60km/h加速时间为4s,大大提高了轮毂电动汽车的性能。

美国通用汽车公司也致力于轮毂电机电动汽车的研究,它对未来电动汽车发展提出了名为“Autonomy”的概念,其思想是将电动轮驱动与线控操作技术相结合。

大大提高了汽车的操纵稳定性和智能化。

轮毂电机驱动技术的采用使底盘空间增大,使汽车的布置结构更加灵活,且汽车的转向、制动和动力控制等系统都能通过线控操纵来实现,提高了汽车的操作性和舒适性。

欧洲在轮毂电动汽车研发方面也颇具实力。

基于外转子式永磁无刷电机的一体化轮毂电机是法国TM4公司设计的一种高度集成的电动轮,其电机的外壳是车轮的轮毂,直接驱动汽车行驶,电机额定功率是18.5 kW,额定转速为950r/min,额定工况下的平均效率可以达到96.3%;峰值功率可达80 kW,峰值扭矩为670 Nm,最高转速为1385r/min。

四轮驱动的电动车quark是标志雪铁龙公司的研究成果,其每个电机的最大扭矩为102.2Nm。

1.2 国内研究现状目前国内轮毂电机技术刚刚起步,主要是高校和一些科研单位对该技术进行相关研究,随着近几年国家关于电动汽车重大课题的“863”项目的深入开展,轮毂电机技术取得了一系列的研究成果。

“春晖一号”和“春晖二号”是同济大学汽车学院在2002年至2003年研究的两款轮毂驱动电动汽车,它们的驱动系统采用了4个低速高转矩的永磁直流无刷电机。

EV96.I型电动汽车是哈尔滨工业大学-艾英思电动汽车研究所开发的轮毂电机驱动系统,该轮毂电机驱动系统采用双边混合式磁路结构,每个驱动轮额定功率6.8 kW,最大功率15 kW,最大转矩25Nm。

从以上可以看出:(1)轮毂电机将是未来电动汽车的理想驱动形式,是汽车领域研究的重点和难点。

(2)轮毂电机电动汽车广泛采用永磁无刷直流电机驱动,且外转子电机驱动是一个发展的趋势。

(3)国内关于轮毂电机技术的研究起步较晚,技术还不够成熟,只有髙校和科研院所在做一些理论研究,汽车企业很少参与进来,可见轮毂电机电动汽车的是一个很有潜力的研究领域,具有很高的学术研究价值。

2. 轮毂电机驱动的特点轮毂电机驱动系统可以灵活地布置于各类电动车辆的前轮、后轮,甚至于所有车轮中,直接驱动轮毂旋转。

与内燃机、单电机等传统集中驱动方式相比,其在动力配置、传动结构、操控性能、能源利用等方面的技术优势和特点极为明显,主要表现为以下几个方面。

1)动力控制由硬连接改为软连接,能通过电子控制器,实现各轮毂从零到最大速度之间的无级变速和轮毂间的差速要求。

省却了传统的机械换档、离合器、变速器、传动轴和机械差速器等装置,使得驱动系统和整车结构简约归一,可利用空间增大,传动效率提高(理论值为10%)。

2)整车布局和车身造型设计的自由度大幅增加。

以汽车为例,将底架的承载功能与传动功能分离后,桥架结构大为简化,更容易实现相同底盘不同车身造型的产品多样化和系列化,缩短新车开发周期,降低开发成本。

3)由于电动轮与动力源之间采用软电缆连接,且占用空间很小,因此使电动汽车整车布置设计非常灵活,如有更多空间布置电池,APU(Auxiliary Power-Unit辅助能量源)及其他混合动力或燃料电池等部件;容易实现汽车的低地板化;行李箱及乘客位置设计更灵活。

整车质量分布设计自由度大,使轴荷分配更趋合理。

4)各轮毂扭矩独立可控,响应快捷,正反转灵活,瞬时动力性能更为优越,显著提高了适应恶性路面条件的行驶能力。

这对普遍采用多轴驱动的重型军用越野汽车是一个极具吸引力的特点,因此轮毂电机驱动技术为电动汽车或混合动力汽车技术在军用汽车上的应用提供了更大的发展空间。

5)容易实现轮毂的电气制动、机电复合制动和制动过程中的能量回馈,还能对整车能源的高效利用实施最优化控制与管理,能有效节约能源。

6)对轮毂电机驱动的电动汽车,若进一步导入四轮驱动转向技术,减小转向半径,还可能实现零半径转向,大大增加了转向灵便性。

具有无级变速特性且便于实现汽车巡航控制功能。

正因为如此,业界亦将轮毂电机称之为电动车辆,特别是电动汽车的最终驱动形式,这是可以接受的。

实际上,高品质轮毂电机及其驱动控制系统已经成为国内外电气工程领域的重要研究方向。

3. 轮毂电机的驱动方式及其结构轮毂电机电动汽车电动轮的的驱动方式可以分为减速驱动和直接驱动两大类。

这取决于是采用低速外转子还是高速内转子电动机。

3.1 直接驱动直接驱动式电动汽车采用低速外转子电动机,电动轮与车轮组成一个完整部件总成,采用电子差速方式,电机布置在车轮内部,直接驱动车轮带动汽车行驶。

其主要优点是电机体积小、质量轻和成本低,系统传动效率高,结构紧凑,既有利于整车结构布置和车身设计,也便于改型设计。

这种电动轮直接将外转子安装在车轮的轮辋上驱动车轮转动。

然而电动汽车在起步时需要较大的转矩,也就是说安装在直接驱动型电动轮中的电动机必须能在低速时提供大转矩。

为了使汽车能够有较好的动力性,电动机还必须具有很宽的转矩和转速调节范围。

由于电机工作产生一定的冲击和振动,要求车轮轮辋和车轮支承必须坚固、可靠,同时由于非簧载质量大,要保证车辆的舒适性,要求对悬架系统弹性元件和阻尼元件进行优化设计,电机输出转矩和功率也受到车轮尺寸的限制,系统成本高。

图1 直接驱动示意图直接驱动的优点有:不需要减速机构,不但使得整个驱动轮结构更加简单、紧凑,轴向尺寸也减小,而且效率进一步提高,响应速度也变快。

其缺点是:起步、顶风或爬坡等承载大扭矩时需大电流,易损坏电池和永磁体;电机效率峰值区域很小,负载电流超过一定值后效率急剧下降。

因此,此方式适用于平路或负载较轻的场合。

3.2 减速驱动带轮边减速器轮毂电机电驱动系统采用高速内转子电动机,适合现代高性能电动汽车的运行要求。

属于减速驱动类型,这种电动轮允许电动机在高速下运行,通常电动机的最高转速设计在4000~20000 r/min ,其目的是为了能够获得较高的比功率,而对电动机的其它性能没有特殊要求,可以采用普通的内转子高速电动机。

减速机构布置在电动机和车轮之间,起到减速和增矩的作用,从而保证电动汽车在低速时能够获得足够大的转矩。

电机输出轴通过减速机构与车轮驱动轴连接,使电机轴承不直接承受车轮与路面的载荷作用,改善了轴承的工作条件;采用固定速比行星齿轮减速器,使系统具有较大的调速范围和输出转矩,充分发挥驱动电机的调速特性,消除了电机输出转矩和功率受到车轮尺寸的影响。

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