电动汽车为何不用电机直接驱动车轮?

EV小能手


电动汽车很少有用电机直接驱动车轮的,因为目前应用最广的技术是最成熟简单而且成本低易于控制的。

电动自行车就是电机直接驱动车轮,这个很简单,因为它的电动机不需要考虑转速差,只有一个轮子,它转多快车就跑多快。


但是汽车不行,如果你直接把汽车四个轮子换成这样的轮毂电机控制起来就麻烦了,因为汽车在转弯时内外侧车轮的转速是不一样的,这时候你就需要根据转向角度来合理控制两个电动机的转速差,以保证车辆灵活的操控性。如果处理不好的话在高速行驶中变道时车轮不能很好地实现转速差动就会产生相互干涉,速度越快干涉越明显,严重影响车辆稳定性。而且电机安装在车轮上会增加簧下质量,影响车辆舒适性和操控性,可以想象成人,你把他双脚绑个沙袋跑起来肯定不那么利索。

所以现在流行的方法就是在原本的驱动结构上直接安装电动机,电动机的动力经过机械差速器分配后传递给两侧驱动轮,这样只需要控制电动机转速,车轮转速差由差速器自动调节,简单可靠成本也低。

上图是特斯拉Model s的驱动桥,图中可以看到也是使用了一个电动机,经过单级变速箱和差速器后把动力通过半轴传递给两个驱动轮(图中右侧是电动机,左侧是逆变器)。

其实现在已经有电动机直接驱动车轮的量产车,那就是比亚迪的电动大巴K9,它的后桥使用了两个电动机,分别驱动两个后轮,这种结构动力损失更少,但是对电机转速控制要求比较高。

所以说电机直接驱动车轮从技术上来说是可行的,只是当前的技术已经足够满足大部分需求了,在没有新需求的情况下没必要为此再增加成本。


我是故乡的云


这个问题大约就是想问如今为什么电动车都把引擎替换成电机,但传动系统还是用变速箱进行传动吧?------但其实直接用电机驱动车轮的电动车是有的,叫做“四轮独立驱动电动车”

(轮毂电机)


所谓的“四轮独立驱动电动车”就是由这种轮毂电机直接驱动车轮的。


除了这种靠轮毂电机驱动的电动车,还有另一种靠边轮电机驱动的电动车,也是电机直接驱动车轮的:

(边轮电机)


轮毂电机和边轮电机最大的区别就是一个集成在轮胎内部(轮毂电机),另一个则是电机在轮胎外连接(边轮电机)。




因此,不能说“电动汽车为何不用电机直接驱动车轮”,而是一直都有电机驱动车轮的电动车,不但是现在有,早在百年前就有了(只不过那时候的引擎还是内燃机)------没错,就是有答主提到的保时捷。

只不过呢,如今量产的电动车都不用轮毂电机罢了(有的客车用了边轮电机)--------然则这个问题就是技术上的问题了,这里就稍微延伸一下。


电机直接驱动车轮当然是有好处,而且好处非常大。因为通过电动传动直接摆脱了机械传动的束缚,极大的解放了车辆结构。

由于轮毂电机直接驱动四轮独立运动,使得机械式的离合器、变速器、传动轴等等都可以弃之不用---- 因此,它绝对是未来的发展趋向:通过轻量化而减少能耗;通过结构优化而提高主动安全性。


但是呢,目前的技术却让轮毂电机陷入了自我矛盾当中。

1.轮毂电机的结构优化问题

有答主提到过重量问题,当然这是一点;但更多的问题在于,那么多东西集成在一个电机当中(如上图),我们如何对电机的结构、材料的轻量化进行优化?

其次,就整套系统而言,如果让电机在更紧凑的体积下,获得更好的驱动性能?

如今的技术状况下,用轮毂电机驱动,重量极大、成本极高.....这不就是和初衷相左了吗?


2.电机的耐久性、可靠性测试问题

如果要量产轮毂电机,最重要的问题就是它的“耐久性”和“可靠性”够不够。

按今天的技术水平,别说是通过类似“内燃机台架测试”的测验,甚至外行点的朋友们用脑子想想都能猜个八九不离十了:

1.轮毂电机用了永磁体,这玩意高温会消磁;

2.集成在车轮上,与外空间接触极大,对恶劣的环境适应如何?

3.既然是电控集成,那么现在有没有配套的ESP能精确调教整车参数?


这几个问题就是横在四轮独立驱动电动车面前的大山.......现在是难以解决的。



当然,我们眼光也不用只盯着轮毂电机,还有边轮电机,虽然目前依然是集中式的驱动形式,但未来攻克了诸多课题之后,势必会迎来诸君们想象不到的世界.....




无聊到巅峰


电机直接驱动车轮的装置叫做轮毂电机,早在100多年前保时捷就曾经应用过。当时是内燃机发电来驱动轮毂电机,不过后来因为成本高,能效低,维护麻烦等原因放弃了轮毂电机,转而采用内燃机+变速器来驱动车辆。

轮毂电机有很多优点,车辆采用轮毂电机可以省去,离合器组件,变速器,差速器,后桥,传动轴等传动部件。最典型的就是电摩和普通摩托车。电摩就靠电机直接驱动车轮,不仅省去了内燃机,也没有了变速箱,由链条减速传动车轮变成电机直接驱动车轮。轮毂电机省去一些传动部件的同时也节省了大量空间,减轻了车辆自重,而传动效率也高了不少!而且四个车轮是独立控制的,通过电控可以很容易的实现轮间差速功能,而不需要机械差速器。但是轮毂电机优点这么多为什么没有大批量在电动汽车上应用呢?


首先是轮毂电机质自身量大(重),上图可以看到,轮毂电机要比普通汽车轮毂多了很多东西,其中电机质量是最大的。成品轮毂电机质量在30kg以上,过重的车轮对系统悬挂系统要求更高。传统汽车厂商的工程师绞尽脑汁的采用轻体材料把簧下质量降下来,据研究簧下质量减少1公斤相当于减轻15公斤簧上质量。簧下质量和汽车加速性,操控性,稳定有很大的关系,所以工程师都在想办法降低簧下质量,而采用电动车轮毂电机簧下质量一下子一下子增重好几十公斤,正和工程师的意图相反。但是家用车辆日常代步使用,操控性要求可以降低一些,毕竟我们不去赛车。


寿命问题。永磁材料在高温下可能退磁,退磁后电机性能必然下降。而行车中刹车片温度可达到200度以上,如何完美解决散热是一个问题。另外成本也会比较高,成熟稳定的电控技术也需要一定时间来积淀。而把电机,控制器,冷却系统等都继承在狭小的空间内,而车轮平时工作在恶劣的环境下,对轮毂电机的密闭性,散热,抗腐蚀,散热,稳定性要求都很高。这些看似简单的技术想要成熟应用也是一个不简单的技术,目前比亚迪k9(电动大巴)已经采用轮毂电机,而一汽也开发出乘用轮毂电机底盘,相信不久的将来轮毂电机会大放异彩!


水墨丹青一世情


1.电机转速和电机之间转速控制。 两台电机的转速要完全一模一样 否则就会跑偏。 但是由于取消了差速机构,车辆转弯的时候,有要求两个车轮转速不一样。

2.一台电机电机的动力和扭矩,完全足够驱动同一根轴上的两个车轮了。没必要再增加一台电机,带来空间布置和重量上的问题。

3.后期维护保养,上的考虑。 多台电机,就要多保养维修一台。

4.系统整体可靠性的考虑,如果用轮毂电机,有任何一台电机坏了,整个系统就失效了。 电机数量的增加,出问题的可能性也在增加。

5.轮毂电机的散热条件相对恶劣。 同时,轮毂电机的布置位置没办法比车轮轴心高,涉水的时候非常考验电机整体IP密封性能。


CrazyHatter


太多想当然的答案了,什么转速不一致,为什么要一致,放路上自然就一致了,还有说轮毂电机的,独立驱动并不是只有轮毂电机一种,之所以没人用主要问题就是成本和重量。轮毂电机会导致车轮特别重,影响操控还是小事,高速安全才是主要问题,一个减速带都能把轮子蹦飞。所以现在都是低速车在用轮毂电机,例如公交大巴。而独立电机问题在于成本和意义,4个电机和四套传动,成本直线上升,而意义呢,毫无意义。就是这样



椰奶冻怪点点


普通的电机转速都在每分钟几千转。可是轮胎的转速很低。拿发动机为例,发动机转速2000,扭力非常小,通过变速器减少转速曾加扭力,才能驱动一两吨的汽车,汽车行驶起来,需要的扭力就没有那么大,所以就是电机也要靠变速器来控制转速和扭力。汽车商不是傻子,这牵扯到扭力问题,所有汽车电机都是和发动机连体的。只有低速电动汽车采用的轮毂电机或者是电机直接在差速器上固定,好比电动巡逻车和电三轮儿。

而电动汽车的电机,与内燃机相比,有两个特点: 1. 低速,甚至零转速下也可以输出很大的转矩。 2. 工作范围特别广,典型范围0-7000rpm。(当然,以永磁同步电机为例,在高转速下,输出转矩也会逐渐下降)。 正是由于以上两点,即使没有离合器与变速器,电动汽车也是可以正常工作的。 【电动汽车最好还是配上变速箱】 但是,可以不用变速器 不等于 一定不用变速器。 不用变速器+离合器,电动汽车可以完成行驶的基本功能;但是,给电动汽车匹配上 变速器+离合器, 可以如虎添翼,具体来说,有以下几个优势: 1. 无变速器的纯电动汽车中,电机的工作转速范围特别广,不可避免地会遇到噪声问题。 2. 离合器不仅有传输/断开转矩的功能,还有扭矩减震功能。无离合器的传动系统需要额外的减震装置或减震算法。 3. 行驶经济性: 有变速器的话,可以通过换档使电机处于效率更高的区域。 4. 行驶动力性: 同样性能的电机,在变速器的帮助下可以使整车的动力性更强(典型的指标是百公里加速性能提高)。 5. 生产成本: 为达到相同的性能,有变速器可以有效地减少电机指标与电池指标。举一个非常有说服力的品牌的例子,那就是特斯拉。 Tesla 的第一个车型Roadster的最初设计是180kW电机+2档变速箱,后来由于变速箱生产质量的问题,被迫采用了第二种方案,取消了变速箱但使电机功能增大到240kW才能达到相同的性能。为了配合更大的电机,电池也需要增大到80kWh以提供更大的输出功率。 (具体数字指标可能略有输入)。 之所以现在国内外有不少电动汽车没有变速箱,并不是不想用,而是由于以下两个原因: 1. 变速箱生产不出来:特斯拉。 2. 变速箱供应链弱、整车厂集成控制能力弱,导致不想用变速箱。(这些设计出来的电动汽车估计也没打算真的卖吧)这一般出现于国内的厂家。


达o芬奇密码


现在的电动汽车基本上都是,电瓶,电机,控制系统,传动系统这些组成。你说电机直接驱动车轮,是不经过减速机构吗?这个显然是不行的,因为电机的转速太高,但是,扭力却太小。可能,那样的话,汽车起步都是问题。所以需要,一级一级的,减速机构,将扭力一点一点放大。

我觉得你的真实意思应该是,将电机与减速机构一同放在车轮里面,不经过传动轴什么的,而直接驱动车轮。像两个轮子的电动车,现在就是这样的。但为什么汽车没有采用这种方式呢?有一个汽车方面的名词,叫做簧下质量。簧下质量会影响到车辆的舒适性,还有操控。如果将电机和减速机构都放在车轮里面,那就会大大增加簧下质量。为什么两轮电动车可以呢?因为电机比较小,减速机构也没有那么庞大。一辆两轮电动车才有多重呢,一辆电动汽车又有多重呢,驱动他们所需要的力,也是天壤之别。还有就是温度会影响到永磁的磁性,刹车后刹车盘的温度是非常高的。这样就会直接影响到电机的性能。另外,怎么防水怎么散热?都是需要考虑的问题。


第1位手机用户


交流电机:定子绕组、转子。利用线圈通电后的磁力转动而工作。

直流电机电源来自电池,干电池,是在低压电源中工作。而交流电源是发电厂直送来的,工厂,家庭的电源,又有二厢,三厢电电机之分。


汽车驱动机采用直流电动机,因为他要先给电池充电,然后供电给驱动机起动。电动机的转速可通过减、增速器来完成,来适合汽车行驶中的快慢速调节。也可以通过变频装置实现可控可调的无极变速。因此汽车电动机会用以上两种方法来适应汽车的载荷与速度的关系、电机转动扭矩与车轮转动扭矩的匹配关系。


老蛇正宗


原理可以。主要是电动机要适应的范围太大,从低速大电流大扭矩到高速小电流高转速,电动机造成需要做的很大,体积大了重量大了,轮毂都没有它大,没地方放置,低速和高速的转换,只好选择小电机通过齿轮变速箱来实现。


杜晓华9


1,扭矩不一定够;

2,电机的功率密度还不够高;

3,电机受不了振动冲击,即使可以,供电的电缆也吃不消弯折;

4,簧下质量了解一下;


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