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上一期專欄為大家介紹了保時捷Taycan的兩檔變速箱。並且丟擲了一個觀點:雖然特斯拉的電動車產品在全球這麼火熱,但並不代表特斯拉的技術是最先進的,充其量只能說其理念是非常先進的。因為牽扯到變速箱相關的核心技術特斯拉無法突破,所以選擇了退而求其次的單級減速器的方案。而具備變速箱開發能力的保時捷,在Taycan上通過兩檔變速箱的使用,明顯提升了各個速度範圍段的加速效能,並且續航里程不降反升。

雖然目前市面上能夠看到的純電動車採用的都是電驅動橋佈置方案(電機把動力傳遞給差速器,然後分成左右半軸後傳遞到車輪),但並不代表輪轂電機技術不夠先進,而是目前絕大多數主機廠包括供應商並不掌握輪轂電機的核心技術。那麼輪轂電機到底有哪些效能優勢?它將如何顛覆傳統燃油或電驅動的技術架構?本期來為大家解讀。

我在之前的一篇專欄《續航里程提升神器,輪轂電機離我們越來越近》中,為大家介紹過輪轂電機對於續航里程的效能提升。這裡就不重複了,總而言之,輪轂電機由於不需要任何傳動系統,電機轉子輸出的扭矩直接作用於車輪,所以省去了中間環節的能量損耗,並且對於新勢力們可以完全擺脫變速箱、差速器、傳動軸等傳動部件的研發。

而目前制約輪轂電機大規模應用的一個要素,就是永磁電機的永磁體會存在高溫消磁的現象。由於輪轂電機距離剎車太近,會導致溫度過高,如果解決不了散熱問題,則很難量產永磁輪轂電機。

▲隨著電機效能的不斷提升,輪轂電機的量產指日可待。

特斯拉和目前市售的一系列純電動車還在堅持使用減速器、差速器、半軸的驅動橋佈置方式,並不是因為這種方式效能好,而是目前輪轂電機沒有突破,只能不得已而為之。雖然電機的尺寸已經較傳統的燃油發動機小了很多,但對於空間有限的車身來說,電機和電控系統仍然是一個很佔地方的東西。

▲特斯拉的電驅動橋佔據了車身很多空間,而且電機有多大,電控系統基本與之差不多大。

再加上單級減速器總成以及差速器和傳動半軸,幾乎要佔據後橋的所有空間。這與我們想象的未來方盒子狀的無人駕駛電動車大相徑庭。這也是為什麼EV大行其道的今天,我們從外觀上卻看不出來它跟燃油車有什麼差異。這裡面雖然有碰撞安全法規方面的要求,但是最主要的還是因為電驅動橋的存在,讓電動車無法擺脫傳統燃油車的底盤佈置方式。如果實現輪轂電機的佈置,把電動機、電控系統以及減速器都整合在輪轂當中,就可以獲得一個全平的底盤平臺。底部均勻的佈滿電池,而電池和車橋之上全部都可以用來設計成成員空間或者儲物空間。

▲通過對單個車輪的獨立轉向和驅動控制,可以實現360度無死角平移,從此停車入庫將會無比簡單。

當每個車輪變成了一個可獨立控制的動力單元,並且實現了轉矩適量之後,整車的動態操穩效能可以得到一個顛覆性的提升。我們知道傳統驅動橋模式驅動的車輛,受制於差速器的動力分配特性,在轉彎時動力會優先分配給阻力較小一側的車輪,這就會導致在轉彎過程中,抓地力更好的車輪得不到足夠大的動力。

由此,誕生了類似於本田SH-AWD這樣的可以左右分配扭矩的主動式差速器,通過一套成本極高的多片離合器和複雜的控制器來實現左右車輪之間的動力分配。即便這樣其響應速度仍然是制約效能發揮的主要瓶頸,並且這種複雜的差速器系統也會導致能耗升高,傳動效率降低,對於電動車來說這是得不償失的,會極大的損耗續航里程。

所以傳統電驅動橋結構的電動車,只能通過簡單的對單側車輪的制動來實現左右車輪的扭矩分配。而輪轂電機,則有天生的扭矩向量控制功能,可以精準的基於每個車輪的抓地力提供扭矩,把每個車輪的效能發揮到極致。

如上圖,通過扭矩向量控制可以實現更加靈活的操穩效能。即便是擁有超長車身軸距的車輛也能獲得小車般的靈動,能夠極大的提高機動性,操控性和主動安全性。

除此之外,當每個車輪可以實現獨立的扭矩向量控制之後,還能實現單側車輪驅動或者通過給單側車輪提供額外扭矩,實現更加靈敏的轉向效能。甚至可以像坦克原地掉頭那樣,通過單側車輪的動力驅動,讓車輛實現極小的轉彎半徑。當車輛在彎道產生轉向不足或者轉向過度時,通過對單側車輪的扭矩向量控制可以靈活的把車輛執行軌跡修正到正常循跡範圍內。

從直觀感覺上,如果去掉了電驅橋必須要的減速器、差速器、傳動半軸,改為直驅的輪轂電機的話,重量肯定時是會減輕的,那麼到底能夠減輕多少重量呢?我們經過簡單測算,在其它效能相同的情況下,傳統驅動橋和輪轂電機的重量對比如下圖:

如上圖:採用電驅動橋系統需要103kg重量,而採用效能相同的輪轂電機系統,重量可以降到72kg。足足能夠減重31kg,如果是四輪驅動,算上前驅動橋的減重,效果非常可觀。

更小的體積,更輕的重量,更低的能耗讓採用輪轂電機的車輛可以重新設計整車的外觀和空間佈局。扭矩的向量控制可以讓車輛獲得無與倫比的操控性、靈活性和安全性。這將徹底改變汽車轉向系統的設計,改變汽車外形和內部空間的設計。如果覺得現在看到電動車還是長得太像汽油車的話,相信不久的將來,隨著輪轂電機的量產,汽車的形態和效能都會產生顛覆性的革新,這個革新不亞於從馬車到汽車的革新,或許這才是電動汽車該有的樣子。

最新評論
  • 1 #

    簧下品質大,運動性差,只適合應用在軌道/平面,無法適應複雜路況,輪轂電機算是半淘汰的技術了

  • 2 #

    輪轂電機爬坡全靠增加驅動電流來增加扭矩,直道跑極速也是如此,日常使用還可以!想增加續航里程,還得靠高速電機,通過變速裝置來發揮電機的最佳效率。

  • 3 #

    輪轂電機首先增加簧下品質對車輛行駛品質造成影響是不爭事實。其次這種佈局對電機的要求會大大提高,不僅散熱,由於沒有懸掛系統的過濾衝擊力道極大,密封性無法保證會造成嚴重的積灰進水。第三你說變速箱好,每個電機配一套電控、變速箱?哪一方面都是致命的

  • 4 #

    特斯拉採用老舊的感應電機,要想把轉速做上去,功率體積做下來,很難。現在,最好的方案還是永磁同步電機。

  • 5 #

    輪轂電機才是顛覆性的技術

  • 6 #

    晒太陽充電增加行使里程效果好,新能源太陽能電動車。

  • 7 #

    我也想知道配置著四個石磨,轎車標榜的舒適路感如何平衡?

  • 8 #

    但是簧下品質的大幅增加,嚴重影響駕駛感。

  • 9 #

    輪轂電機只適合電動摩托,如果電動汽車使用輪轂電機會使車輪重量增加,影響車輛的操控性!

  • 10 #

    輪轂電機這麼多年了,工程化量產還是很難的。

  • 11 #

    輪轂電機加無人駕駛絕配,一定會取代現有電機技術。

  • 12 #

    輪轂電機驅動……二十年後也許能替代電機驅動,也許被淘汰!

  • 13 #

    輪轂颳了變形了。更換成本也高吧

  • 14 #

    對路面的要求可以降低,越野效能大增

  • 15 #

    以後輪胎壞了就沒辦法自己換了吧

  • 16 #

    沒有做不到,只有想不到。腦洞的大小是關鍵。

  • 17 #

    遇到下雨天怎麼辦?

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