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电动汽车为何不用电机直接驱动车轮?

2020-08-06 14:07:18     来源:用车家        

【哔哥哔特导读】那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?我们现在来看看。

不管是燃料电池还是什么其他的方式,最终转换为电力来驱动是未来汽车的发展方向。

可是,现在以特斯拉为代表的纯电动汽车,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。

那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?我们现在来看看。

电机

“为何不采用四个同步或步进电机直接驱动4个车轮?”把复杂的问题拆开来看,这个问题中有直接驱动车轮,用4个电机驱动车轮,用同步或者步进电机驱动三个关键点,我们一个一个分析,就明白为什么了。

直接用电机驱动车轮,请看:

二轮电动车

也就是说直接用电机驱动车轮早就普及了,现在大街小巷到处都是电动二轮车,用的就是电机直接驱动车轮的方式,这个叫做轮毂电机,电机就在下图中轮子轴上,用的电机早期用直流有刷电机,因为需要维护,寿命不够长,现在以永磁同步电机为主。

二轮车带轮毂电机的车轮

既然已经引出了第三个部分,那么就说到哪说哪吧,先说用同步电机或者步进电机的问题,步进电机转矩脉动大,效率低基本不会用在车上,在车上以永磁同步电机为主,需要大扭矩的地方,比如四轮的电动汽车,用凸极永磁同步电机,磁钢布置如下图的为主流,这个最早是大家拆解丰田的车后学习来的,现在电动汽车主流的电机,特点就是可以提供比较大的峰值转矩。因为有凸极效应。但是这种电机不好自动化生产,主要是定子绕线的自动化难度高。

凸极电机转子冲片

所以在二轮车领域,选择的是容易自动化生产的方式,比如绕线方式选用分布式绕组,磁钢安装选择表贴式,因为反正也不需要太大的扭矩,就一个轮子,直接驱动。成本需求更明显。

再回来看第二个问题,同时驱动四个轮子,轮毂电机工作的问题是当功率大,转速高的时候,电机的散热变得越来越难,同时转速高的时候,震动对电机轴产生的微小形变对电机的寿命影响也将变得非常大。而高速大功率恰恰是4轮电动汽车不可或缺的两个要求。如果把电机中置,通过一个差速器把速度降下来,转矩提上去是很容易的,但是如果直接把电机放在轮子里,要么需要特别高的扭矩,电机却长期工作在低转速区间,要么还需要在轮毂里面加一级差速器,这两个方向都是很难攻克的技术难题。

再看四个,当用4套动力系统控制车的时候,这时候对整车的控制策略要求就非常高了,因为车不是一直走直线,最基本的转弯,倒车,刹车必须考虑协同差别控制,各种不同的路况,比如一个轮子在草地上,一个轮子在柏油路上呢?车倾斜的时候呢。当然这些问题都没有上面那么难,因为已经有一些厂家可以把这些控制的比较好了。我见过的控制得不好,车稳定性不好,容易翻车,控制的一般的,车吃轮胎很厉害,3000公里,就得换轮胎。也有控制得非常好的。

当然这是一个很好的方向,现在已经有不少成果了,相信不久的将来会有轮毂电机驱动车四轮电动车面世,不过可能先出来的是两个轮子带驱动,两个被动轮的,毕竟控制两个比四个容易些,成本也低些。

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