轮毂电驱系统也可以简单的理解为在车轮内装电机的技术,最大特点在于将动力、传动与制动装置集成于轮毂内部,是对传统集中式驱动架构的颠覆性突破。采用该技术可便捷实现四轮独立驱动,既大幅提升动力传输效率,又能优化整车结构布局,为电池及其他车载设备预留更多安装空间。基于轮毂电机特性全新开发的电动汽车底盘,更为汽车结构的创新变革提供了广阔空间,使其逐步成为汽车研发领域的研究热点。
近日,由重庆青山主导自研、长安汽车与辰致科技协同开发的中国长安汽车首台“驱制一体化”轮毂电机样机正式试制下线。
这款样机实现了乘用车领域全油冷直驱型轮毂电机大扭矩输出的首次突破,其峰值扭矩高达2300N・m,峰值转速达1600rpm,电机单体峰值扭矩密度更是超过60Nm/kg。此外,样机搭载全新轻量化线控制动架构,相较传统制动架构减重幅度达50%,不仅为多功能轮毂驱动技术的产业化落地筑牢根基,更将为新能源汽车产业向动力底盘一体化、智能驾驶多元化的高质量发展注入强劲动能。
此前的东风奕派007新版本,也是因为配备了四轮毂电机而备受关注。采用的是上海电驱动生产的轮毂驱动电机,四台电机最大功率均为100千瓦,综合输出功率达到400千瓦。
性能方面,相较传统驱动方案,轮端力矩响应时间提升10倍以上,整车操控性能优化幅度达17%。整车搭载分布式驱动控制技术,借助高性能轮毂电机的精准扭矩矢量控制能力,可实现原地掉头、小半径转向、故障跛行、高速爆胎稳定控制等丰富特色功能。
目前,东风奕派007高性能版轮毂驱动乘用车目前已顺利完成整车公告,且已开展寒区适应性、热区耐久性、场地极限性能等 100 余项严苛测试,为后续量产交付夯实技术基础。
01.
为何外转子轮毂电机被视为潜力主流?
目前主流轮毂电机主要有三类,首先是内转子轮毂电机(减振集成型)通过同心布置的内外环结构,在环间均匀配置多组减振器,减振器间隔套设于电机定子上,使电机兼具减振功能,可省去传统悬架机构,但仍需配备减速器。
还有一种内转子轮毂电机(减速集成型)是依托行星轮系设计,可解决传统方案减速比小、受力分配不合理的技术痛点,使电机集成减速功能,却无法省去悬架机构。
最后就是外转子轮毂电机,其是采用分离式减振装置,让车轮具备减振能力,但悬架机构与减速器均无法省略。
当前,综合来看外转子在技术路线上更备受青睐。轮毂电机需要低速时就能输出巨大扭矩来直接驱动车辆,外转子结构能充分利用其大直径优势,天然适合实现高扭矩密度。而且,外转子电机结构更紧凑,非常适合与制动盘、轴承等部件深度集成,形成“驱制一体化”的轮边总成,这正是智能底盘“角模块”的发展方向。其对比内转子的关键缺陷就是散热,因为热源(定子)被包裹在内,散热路径长了,所以挑战比较大。
◎这里要说明一下:轮毂电机跟此前我们写过的角模块还是有一定区别的,角模块的定义是以轮毂电机作为动力源,并在轮边独立集成有转向系统、制动系统和悬架系统的分布式电驱车辆行驶单元被称为角模块。
传统动力总成中的电机通常仅设有单一电机壳体,该壳体用于容纳电机的转子与定子。与传统动力总成电机不同,轮毂电机为适配车轮及角模块内其他结构,采用分体式壳体设计,通过不同壳体分别固定电机转子与定子。
具体而言,其包含转子壳体和定子壳体,用于固定电机转子与电机定子,外转子也就是转子壳体位于定子壳体的外周侧,由二者的相对位置判定。在电机转子的驱动下,转子壳体可相对定子壳体转动,由于二者存在相对运动,为避免发生干涉,需保持一定间隙。
此外,轮毂电机与传统动力总成电机的另一核心差异在于其与车轮直接集成,工作环境更为恶劣,车轮在行驶过程中接触到的外界异物,极易通过转子壳体与定子壳体之间的间隙侵入电机内部。根据被密封部件的运动状态,密封措施可分为动密封与静密封两类,其中动密封适用于相对运动部件间的密封,静密封则适用于固定接合面间的密封。
02.
簧下质量的问题解决了吗?
当前各类轮毂电机因直接安装于车轮内部,会显著增加簧下质量。这一问题不仅会导致车辆动态性能下降,还会加剧颠簸路况下车身晃动幅度与轮胎磨损程度,对悬架系统减振性能及整车操控稳定性均造成不利影响。
准确估算簧下质量是开展簧下质量负效应抑制措施研究的基础,但车辆簧下质量的精准确定并非易事,尤其在实际应用中,缺乏统一的试验规范用于簧下质量测量。
当前,簧下质量估算主要采用经验法与软件仿真法,而对于分布式轮毂驱动电动汽车而言,其轮端除增设轮毂电机外,还布置有高低压线束、冷却管路等复杂连接结构件。此类零件一端装配于轮毂电机,随车轮上下跳动同步运动,另一端则固定于悬架及车身,其簧下质量占比难以精准估算,因此,探索一种更可靠的簧下质量估算方法具有重要必要性。通过增加轮毂电机与车轮之间垂向柔度,可改善由轮毂电机簧下质量问题。将转向装置转移到车架上,也可以减小底盘的簧下质量。
此外,由于轮毂电驱系统直接集成在车轮内部,车辆行驶过程中需面临泥水、涉水等更为复杂的整车工况,且需适配不同工况下的道路场景运行,因此必须对其开展贴合实车环境、模拟实际路况的严格可靠性试验。此类可靠性试验要求模拟实车环境下的泥水喷淋、干燥及各类可靠性测试工况,试验过程中通过拖试验台架系统的双电机控制器对两台被测电机实施可靠性测试。
相关技术中,轮毂电机系统的可靠性测试方法参考GB/T-29307《电动汽车用驱动电机系统可靠性试验方法》及企业标准执行,分别对轮毂电机进行402小时可靠性试验和360小时泥水试验考核,最终依据试验完成后的样机性能状态进行性能评估并判定等级。
总结.
轮毂电驱系统已成为新能源汽车产业的重要研究方向,国内长安、东风等企业的相关样机试制与量产推进,标志着该技术正逐步从研发走向产业化落地。随着技术的不断突破与完善,轮毂电驱系统有望进一步推动新能源汽车向动力底盘一体化、智能驾驶多元化升级,为行业高质量发展开辟新的赛道。













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