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轮毂电机类型及控制技术详解

时间:2023-06-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:近年来,随着电动汽车的兴起,轮毂电机重新引起了重视。1900年,保时捷研制了前轮装备轮毂电机的前驱双座电动汽车,并在电动汽车比赛中取得了最好的成绩。值得注意的是,保时捷在1902年就研制出采用发动机和轮毂电机的混合动力汽车,并在山地汽车拉力赛中取得好成绩。1910年,保时捷研制出军用陆地列车,最前面的机车装备发动机和发电机,后面的10辆列车利用轮毂电机驱动。

轮毂电机类型及控制技术详解

近年来,随着电动汽车的兴起,轮毂电机重新引起了重视。轮毂电机驱动系统的布置非常灵活,可以使电动汽车实现前轮驱动、后轮驱动或四轮驱动。与内燃机汽车和单电机集中驱动电动汽车相比,使用轮毂电机驱动系统的汽车具有以下5个方面的优势:

(1)动力控制由硬连接改为软连接形式。通过电子线控技术,实现各电动轮从零到最大速度的无级变速和各电动轮之间的差速要求,从而省略了传统汽车所需的离合器、变速器、传动轴机械差速器等,使驱动系统和整车结构简单,可利用空间更大,传动效率提高。

(2)各电动轮的驱动力直接独立可控,使其动力学控制更为灵活、方便能合理控制各电动轮的驱动力,从而提高在恶劣路面条件下的行驶性能。

(3)容易实现各电动轮的电气制动、机电复合制动和制动能量回馈。

(4)底盘结构大为简化,使整车总布置和车身造型设计的自由度增加。若能将底盘承载功能与车身功能分离,则可实现相同底盘不同车身造型的产品多样化和系列化,从而缩短新车型的开发周期,降低开发成本

(5)若在采用轮毂电机驱动系统的四轮电动汽车上导入线控四轮转向技术(4WS),实现车辆转向、行驶高性能化,可减小转向半径,甚至实现零转向半径(原地转向),大大增加了转向灵活性。(www.xing528.com)

电动汽车轮毂电机总成及控制系统属于汽车零部件,是电动汽车零部件的关键核心部件,该系统的特点是将电机系统、制动系统、悬架系统于一身的独特设计,有永磁无刷同步电动汽车轮毂电机和开关磁阻轮毂电机,可采用PWM控制和交流变频控制,这种完善的产品设计,具有效率高、重量轻、寿命长、噪声低、匹配强、结构简单、组装容易、功能齐全、安全可靠等特点,不用车桥、变速器等机械部件,传动消耗等于零,传动效率接近100%。与传统的电机传动轴—变速器—差速器—车桥等电动汽车机械传动系统有质的变化,因而整体结构、驱动性能、综合效率、续驶里程优于任何形式的驱动结构,可配置成两轮驱动和四轮驱动,是电动汽车驱动系统的首选,而且可与任何型号的汽车相匹配,组成油电混合动力汽车,轮毂电机驱动是未来电动汽车驱动形式的发展方向。

轮毂电机系统的诞生可以一直追溯到电动汽车诞生的初期,而轮毂电机在电动汽车上的广泛应用主要集中在近几年的概念车上。

1900年,保时捷研制了前轮装备轮毂电机的前驱双座电动汽车,并在电动汽车比赛中取得了最好的成绩。值得注意的是,保时捷在1902年就研制出采用发动机和轮毂电机的混合动力汽车,并在山地汽车拉力赛中取得好成绩。1910年,保时捷研制出军用陆地列车,最前面的机车装备发动机和发电机,后面的10辆列车利用轮毂电机驱动。可以说,保时捷是基于轮毂电机的电动汽车和混合动力汽车之父。

20世纪50年代,美国人罗伯特发明了电动汽车轮毂,并申请了专利。1968年这种轮毂被通用电器公司应用在大型矿用自卸车上。采用轮毂电机的电动汽车具有一个明显的优点,就是可以采用扁平的车架结构,许多汽车公司研制的低车架和低地板公交车上都采用了轮毂电机结构,因此在需要频繁上下车的城市公交车上大量应用。

轮毂电机系统驱动作为电动汽车的一种重要驱动形式,得到了各大汽车厂商和组织的重视。自20世纪90年代起,日本就推出了一系列轮毂电机系统驱动的电动汽车,如TEPCO的IZA、NIES的Eco、Luciole等,最近又有三菱的Colt、Lancer Evolut MIEV以及本田的FCX(Concept等新车型。通用自2002年开始推出的概念车AUTOnomy(自主魔力)、Squel采用的都是轮毂电机系统驱动。与此同时,各大厂商加大了对轮毂电机系统的研发力度,高性能的新型轮毂电机系统不断涌现,轮毂电机的种类不断丰富,性能不断提高,著名的轮毂电机厂商有加拿大的TM4、美国的Wavecrest等。

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