EV驱动方式——车载电机和轮毂电机
EV技研
公众号EV技研作者1900 2019-6-11原创 电动汽车



车载电机与轮毂电机


驱动方式的分类如图4 所示。

首先,驱动方式大致分为车载电机方式和轮毂电机(IWM)方式。除了只能单人乘坐的超小型EV,现在为止量产的EV 全部采用车载电机方式。但是,IWM 方式有许多优势,因此有望成为下一代驱动方式。虽然还未达到研究阶段,但使用IWM 方式的实验用车已经开发出来为了今后能实现更先进的汽车,各种研究和开发都在进行。



IWM 分为直驱方式和减速机方式

根据驱动电机与车轮之间是否使用减速机,IWM可细分为直驱方式和减速机方式。在直驱方式(Direct Drive,DD)中,电机与车轮间不设置传动装置。因此,虽然电机的控制性能得以充分发挥,但必须与高转矩电机配合。减速机方式虽然由于能够减小电机转矩而具备低能耗与节省空间的优点,但由于其齿轮的弹性以及后坐力的影响,控制方面的设计比较困难。


车载电机方式

将ICV 的发动机换成电机

车载电机方式可以说纯粹是把ICV 上搭载的发动机换成了电机而已。电机输出经由减速机、差速齿轮和传动轴,向轮胎传达动力(图5)。

传动轴的弯曲引发共振

与传统的ICV 相比,由于使用了驱动电机,控制方面有了优势。然而,传动机构(特别是转动轴)上的弯曲振动会引起低频率共振。高速响应反馈控制会变得难以进行,作为驱动电机优点的高速响应将无法有效利用。车载电机方式积累了技术与知识这种结构一直被市售车使用,在车辆设计与研发方面积累了不少技术与知识,在成本方面更有利。



轮毂电机方式

省去驱动机构使轻量化成为可能

在IWM 方式中,车轮内部搭载了电机,因此差速齿轮和传动轴这些驱动相关的零件可以省去。也就是说,驱动电机能直接或者只经由减速机向轮胎传递动力(图6)。

与车载电机方式相比,IWM 方式能够减轻驱动系统的质量,并且在驱动方面的电能损耗大幅降低,车辆行驶时的能源损耗也能降低。没有弯曲共振由于不受到机械共振的影响,轮毂电机方式可以说是较易发挥电机控制性能的方式。通过将驱动电机分散配置在车轮内使得各个车轮能够独立控制,而汽车稳定性和舒适性的提升、续航里程延长等高级驾驶控制也能够实现。由于驱动部分所占的车内空间能更有效地利用,汽车设计的自由度也将得到极大的提升。

IWM 方式的课题

IWM 方式虽然有着诸多优势,但存在必须解决的课题也是事实。

(1)簧下问题

经常被提起的是簧下①质量的增加导致的汽车乘坐舒适度下降。针对接线问题,利用悬架设计和IWM 控制等对策已被提出。

(2)成本问题

虽然分散配置使电机的数量增加了,但当输出功率与车载电机方式相同时各个IWM 的输出功率较小,实际上电机和逆变器(驱动电路)合起来共增加约百分之几十的成本。

(3)可靠性问题

非常重要的一点是可靠性。要把接线技术应用到车辆上,至少要保证10 年,甚至更久的使用年限。这里,笔者关注的是给IWM 输电的电缆的耐久性。如果考虑

·悬架动作引起的反复弯曲

·飞散物的冲撞

·低温环境下的冻结




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