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电动汽车为何不用电机直接驱动车轮?

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该用户从未签到

发表于 5-3-2015 19:19:34 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  现在的纯电动汽车,都只是将引擎替换为电机,依然使用齿轮变速箱进行动力传递。为何不采用四个同步或步进电机直接驱动 4 个车轮?这样直接省略掉齿轮箱和离合器。然后由车载电脑精确控制四个轮子的转速和转矩,比什么适时四驱,双离合什么的不是强太多了?
  由电机直接驱动车轮这个想法很早已经开始有了,更专业一点的会叫这个玩意做轮毂电机(长成一个轮毂状,某些电动车上的,或者就是一个普通的电机,但会随着轮毂运动)还有一种轮边电机(在轮边装一个电机,安装位置在簧上,电机不随轮毂运动,用万向节传动)。
  
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  图为后轴左侧悬挂
  用轮毂电机的有来自荷兰的 Delft 理工大学在大学生方程式中的参赛车(14 年),类似的还有德国斯图加特大学 green team 等壕。
  
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  荷兰 Delft 理工大学在大学生方程式中的参赛车
  从图可以看出它的轮毂设计极其特殊,从车轮外侧到内侧分别是 制动盘、轮毂、轮边减速器、电机这样的布置。
  下面这个图或许看得更加清楚,其中装有法兰台那圈外壳和电机之间还装有一个行星齿轮单级变速器。
  
150305133991c9be78d5f20376.jpg
  优点自然不用多说,通过电子控制可以实现差速,还可以实现四轮不同的抓地力的分配(类似于 ESP 和 TCS 的合体,只不过不是控制内侧车轮制动,而是直接控制电机扭矩输出),而且你看这数据多么凶残啊,单个电机 27kw,这么一台小车有 108kw,高达 146 马力,相当于一台 12 款的别克君威的 2L 自然吸气发动机。
  要是配到某些小型车(例如飞度思域高尔夫 polo 之类的)上简直是,爽!
  但是,这个轮毂电机的缺点同样明显。
  1.首先从上面的图片已经看出,在轮辋内部这么一点小小空间要布置下制动盘、制动卡钳、轮毂、轮边单级减速器、轮毂电机,还有叉臂的各个连接点等等等等,这会造成结构复杂程度以几何级速度上升,大大加大加工设计难度。(轮边部分零件生产成本上升)
  2.加大簧下质量。仅对 DUT 的这种设计而言,它将原本属于簧上质量的一大部分质量都转移到簧下,这将会给汽车的行驶舒适性和操控稳定性带来致命性的打击
  3.降低可靠性。在剧烈振动的工况下,电子系统相对于机械系统是没那么可靠的,例如被强烈冲击振松了电路的某个焊点,然后就会失去某轮的控制。为了提高可靠性,又不得不继续花钱。
  4.电池。这里不提也罢。
  5.轮毂电机本身的价格。之前有想法想要买的人提过,一只(该型号的)电机的价格区间大概在 2000 欧到 3000 欧。而上面那个壕有 4 只。人和人果然还是不能比啊!
  现在的电动车都是中置电机,用变速器连接。车为什么不用轮毂电机直接驱动,省掉了变速器,效率高,省出发动机仓空间,可以多装电池!原电池可以装在车底,省出的空间可以用来根据需要装增程电池。只有增加了部分簧下质量,影响驾驶性能的影响,作为家用车可以不用考虑,又不是赛车。




  • TA的每日心情
    郁闷
    5-4-2016 14:53
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    [LV.1]初来乍到

    发表于 20-8-2015 13:21:22 | 显示全部楼层
    我们学校就在做这个,上次去实验室,我还看到了这玩意。难度很大的,就拿转弯来说,没有差速器,怎么实现内外轮子转速不一样呢?编程啊!。。。。然后就难得不行了
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    该用户从未签到

    发表于 2-4-2015 21:54:20 | 显示全部楼层
    控制复杂,轮毂空间有限,电机尺寸限制,影响性能,散热,可靠性等方面,

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  • TA的每日心情
    郁闷
    6-7-2015 11:45
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    [LV.2]偶尔看看I

    发表于 4-4-2015 12:02:15 | 显示全部楼层
    没有了变速器,就要求电机要有很大的扭矩输出,用于启动和加速,但是在稳速行驶的时候,大部分的电机性能是闲置的,多出来的电机功率就会多出电机的重量和成本,他会超出变速器的成本和重量,不划算。

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  • TA的每日心情
    擦汗
    22-6-2015 11:58
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    [LV.1]初来乍到

    发表于 7-4-2015 09:56:55 | 显示全部楼层
    簧下质量大,影响车子的性能,转向、制动都受到影响
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    该用户从未签到

    发表于 16-4-2015 16:37:58 | 显示全部楼层
    可靠考虑减少变速箱,直接控制电机的输出。
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  • TA的每日心情

    28-7-2015 20:39
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    [LV.3]偶尔看看II

    发表于 19-4-2015 18:34:43 | 显示全部楼层
    这是个比较新的课题
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  • TA的每日心情

    27-2-2019 09:55
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    [LV.4]偶尔看看III

    发表于 1-6-2015 10:15:32 | 显示全部楼层
    双后轮毂电机成本太高
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  • TA的每日心情
    郁闷
    27-7-2015 17:20
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    [LV.2]偶尔看看I

    发表于 1-6-2015 14:31:07 | 显示全部楼层
    关键因素 1.成本  2.技术成熟度及难度  

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  • TA的每日心情
    开心
    21-10-2020 17:07
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    [LV.3]偶尔看看II

    发表于 12-6-2015 08:18:42 | 显示全部楼层
    轮毂电机,已经有啊。
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  • TA的每日心情

    22-6-2015 22:02
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    [LV.1]初来乍到

    发表于 21-6-2015 13:32:54 | 显示全部楼层
    一个A级车,少说也有1.2吨,启动的时候是需要很大的扭力克服静摩擦,要想电机输出那么大的扭矩,定转子都要很大,你还能布置到车轮上?

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  • TA的每日心情
    擦汗
    2-11-2015 08:50
  • 签到天数: 67 天

    [LV.6]常住居民II

    发表于 5-8-2015 14:32:25 | 显示全部楼层
    实现了会颠覆现有的传动和变速箱行业
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  • TA的每日心情

    25-8-2015 20:09
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    [LV.3]偶尔看看II

    发表于 5-8-2015 21:35:46 | 显示全部楼层
    成本太高,而且检修很不方便,不过目前已经有厂家在尝试了。。。
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  • TA的每日心情
    慵懒
    24-8-2015 09:07
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    [LV.2]偶尔看看I

    发表于 14-8-2015 11:10:01 | 显示全部楼层
    那不是轮毂电机,是轮边减速
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  • TA的每日心情

    30-8-2016 21:04
  • 签到天数: 33 天

    [LV.5]常住居民I

    发表于 23-8-2015 22:32:06 | 显示全部楼层
    1,电机需要很大的扭矩来克服启动时的阻力。2.电机现在的转速都很高,最高转速10000转都是很平常的,即使扭矩满足要求,行驶过程的车速的是有多快。3,电机有一个最高效率区间,一般的时速要对应在最高效率区间上,以提高行驶里程。4,即使是斯图加特和DUT他们的轮毂电机也有行星轮减速器。。。。。。
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