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喜和悲的轮毂电机技术

导读: 就目前发展趋势来说,新能源车型更多采用了电力驱动,满足一般代步需求,轮毂电机完全可作为主要驱动力;而对于混合动力车型来说,轮毂电机又可以充当起步和急加速的补充动力,同时,制动能量回收功能,也可以在轮毂电机上轻松实现。

  在正式介绍Protean Electric的轮毂电机技术之前,我们有必要说明:把轮毂电机技术应用到汽车制造上并不算什么新鲜事,早在1900年,费迪南德·保时捷(Ferdinand Porsche)老爷子就提出了把电机装到车轮子上的想法,并首先制造出了前轮装备轮毂电机的电动汽车。但是想归想,那个时代的生产技术显然不能很好的解决电池寿命、耐久度以及一连串问题的。

  直到20世纪70年代,轮毂电机技术才广泛应用于矿山运输车等专业领域,而对于普通乘用车上的使用,日系厂商的研发开展较早,目前也处于行业领先地位,包括通用、大众在内的汽车巨头也都对该技术有所涉足。目前国内也有自主品牌汽车厂商开始研发此项技术,例如,在2011年上海车展的时候,瑞麒X1增程电动车就采用了轮毂电机技术。

  Protean Electric 是什么?Protean Drive? 又是什么?

  简要的说,Protean Electric是一家总部位于美国底特律的清洁能源企业,也是汽车轮毂电机系统开发与商业化的领导者;Protean Drive? 则是他们研发生产的一体化集成驱动轮毂电机系统的名称。目前这家公司在美国、英国和中国等地都设立有运营中心。

  新的轮毂电机动力更强,适用范围更广

  Protean公司生产的轮毂电机每个重34kg左右,能够提供100马力(约为75kw)的最大功率和995牛米最大扭矩的动力输出。同时,还可回收约85%的制动动能,并良好的与车辆传统动力配合,并改装为混合动力汽车,轮毂电机可在18-24英寸的轮圈上适用,当然,这套系统还包括一套供电系统,可让车辆的燃油降低30%。

  大体结构并无二样,工艺和耐久度很重要

  就基本的轮毂电机机构而言,大体是相同的,一个独立的固定转子、包含电控组件的轴承、逆变器和定子等,更加复杂的,还会在轮毂内集成悬挂减震系统。这其实并不重要,真正影响轮毂电机推广普及和使用的是其耐久性,相比车身覆盖件,车轮的工作环境更加恶劣,复杂的电子元件在频繁的弹跳以及水土侵蚀下是很大的考验,为此,Protean公司的产品在封装性上更加完善,并对易损部件进行了强化处理。

  和著名整车改装厂巴博斯的合作

  对于耐久性强化测试,Protean Electric和汽车改装公司巴博斯就曾合作开发过混合动力车。改装车使用传统柴油发动机与Protean Electric的轮毂电机共同在后轮输出动力,装在两侧的轮毂电机能为整车提供80千瓦(110匹)与800牛米的峰值扭矩。凭借轮毂电动机能为改装车提供0-100km/h小于7.4秒的加速时间,60km/h到120km/h也会小于5.6秒。

  2一项优势伴随着质疑的技术

  大量传动部件都可不要,汽车更加轻巧

  对于普通乘用车来说,各种传动机构显然是必不可少的关键部件,这直接关系到车辆性能;但是,复杂的传动结构往往也意味着更重的质量和更高的故障率。相应的,轮毂电机就较好地解决了这个问题,结构简单的同时,大幅精简了传动部件,提升了传动效率也提升了空间。

  一辆车六个车轮、八个车轮都OK

  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,都可以更轻松地实现。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,可以明显减小车辆的转弯半径,对于特种车辆很有实际意义。

  新能源车的好搭档

  就目前发展趋势来说,新能源车型更多采用了电力驱动,满足一般代步需求,轮毂电机完全可作为主要驱动力;而对于混合动力车型来说,轮毂电机又可以充当起步和急加速的补充动力,同时,制动能量回收功能,也可以在轮毂电机上轻松实现。

  另外值得一提的,使用了Protean轮毂电机的汽车,在ECU发出指令之后,扭矩是可以任意分配的,并不需要通过复杂的机械系统就可任意分配到车轮的扭矩力(扭矩矢量分配技术),这种技术最先用于赛车,但最近被引入了全驱汽车的设计当中。

  相应的,尽管经过长时间的发展,轮毂电机技术依旧有质疑之处。首先,它可能会影响车辆驾控感受,这并不难理解,通常注重驾驶感受的性能车通常会使用重量更轻的材质作为悬挂部件,尤其是减少簧下重量。但是装配轮毂电机后,质量会有明显增加,无法避免一定程度的影响车辆驾控乐趣。

  另外一点,对车辆的制动效果和能耗容易造成影响,我们都知道传动动力乘用车,需要由发动机带动真空泵,但更换为轮毂电机后,真空泵能量来源则会来自电机,这可能意味着更多电能的消耗,而轮毂电机的电量储备通常不会很大。同时,轮毂电机工作的环境恶劣,面临水、灰尘等多方面影响,在密封方面也有较高要求,设计上也需要为轮毂电机单独考虑散热问题。

  尽管面临挑战,但依旧有越来越多的国内汽车厂商开始注意到这项技术,比如一汽-大众就已经和Protean Electric合作生产了验证演示车,同时,Protean Electric还在中国溧阳建立了工厂,而将电机从车身转移到车轮,节省了大量的车体空间,同时让汽车设计更加灵活,相信未来借力推出的概念车和量产车都也会走进我们的视野,这何尝不是件好事。 

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