電動汽車輪轂電機簡述

目前電動汽車領域的驅動電機很多都使用永磁同步電機,比較普遍的就是直驅加主減速器。單電機的驅動力是有限的,不能滿足商用車更大的扭矩需求。在商用車領域輪邊電機

(電機集成在橋兩端)得到了一些應用,但是輪轂電機的問世將給驅動設計帶來了廣闊的前景。

電動汽車輪轂電機簡述

一、輪轂電機的概念

輪轂電機是將電機集成在輪轂中,輪轂電機橋中間的通道距離做的比輪邊電機更大。也有將電機、齒輪減速系統都集成在輪轂裡面,這個技術難度比較大,成本也會上升,目前只要德國可以做出來,一個轉矩8000牛米的輪轂電機價格在20~30萬之間吧。將電機與減速器集成在輪轂中減速器散熱是個問題,溫度升高電機轉子渦流損耗就會增加,同時也要考慮鐵損和銅損。目前,輪轂電機一般採用內插式永磁鋼結構設計提高輸出扭矩的。

二、輪轂電機的散熱

永磁電機磁鋼中的稀土材料會因溫度過高會有渦流損耗產生,渦流導熱只能通過電機軸,溫度過高會導致永磁體(磁鋼耐熱140℃)退磁,這樣也會影響電機的效率。目前輪轂電機散熱方式是電機轉子風冷、減速器內腔油冷。再者就是在轉子和定子之間做一個冷卻風道,通過功率較大的風扇進行熱風循環,熱風循環中殼體時在通過外部液冷散熱。也有人問為啥轉子不通過油冷呢,因為減速箱的油冷是潤滑油,含有一定的雜誌,如果轉子採用油冷的話繞組核心電路會短路。

電動汽車輪轂電機簡述

三、輪轂電機扭矩

要想提高輪轂電機扭矩,可以通過提高控制器電流或者提高繞組數量,在額定功率下,電機控制器的輸出電流因IGBT的輸出能力受限,通常最大是400A/600A,最新的英飛凌的應該可以做到800A。最大扭矩的提升是比較難的,因為MCU輸出電流有限,繞組數也不能無線增加,繞組數過大的話當電池斷電後,感應電動勢會很大,如果超過電機控制器的電容最大保護電壓,電機控制器就會炸機。電容的最大保護電壓目前基本是800V左右,以後可能會做到1000V以上。現在很多電機控制器廠家通常採用並聯IGBT來提供更大的輸出電流。

電動汽車輪轂電機簡述

四、輪轂電機的應用

很多人擔心輪轂電機的設計會增加電動汽車下底盤的重量,從而引起震動降低舒適性,其實輪轂電機的重量也就200Kg左右,對簧下質量是不影響的。乘用車輪轂電機已經實現,設計難度比商用車簡單,因為乘用車輪轂剎車採用的是液壓油,節省空間,而商用車採用氣泵制動,所以對空間要求比較大,所以想把電機和減速器制動系統集成在輪轂中難度較大,成本也難控制。

電動汽車輪轂電機簡述

五、總結

目前電動汽車使用的驅動電機種類很多種,有磁阻開關電機、永磁同步電機、異步交流電機,甚至有人在研究磁懸浮高速電機,當然這種高速電機的成本是相當高的,這個在商用車領域使用有點不切實際。


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