从多传动控制系统说英威腾Goodrive600

2019-11-13 17:22 来源:未知

引言:多传动系统,简称“多传动”,它是相对于单传动而言的,也就是说在一条生产线或者一套设备上有两个或两个以上的电机同时运行。

下一个颠覆汽车行业的技术?聊聊轮毂电机的前世今生

随着现代化工业步伐的加快,一些企业和工厂的规模越来越大,这就需要电机需要越来越多的传动点来实现复杂的工艺;多传动系统技术的重要性日益凸显,它可以实现多台电机的变频控制,既可以满足现场工况多种控制要求,还可以改善生产工艺,提高生产效率。

2017-01-18作者:综合报道来源:雷锋网

随着汽车的新能源化,汽车的结构更加简单了,简单到只需要电池包和电机就可以替代传统的发动机了。可是,除了离合器和变速箱结构简化外,传动系统还是非常复杂,尤其是四驱车辆。

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高效率

传统的传动系统由于结构的复杂性,每一级传动都有传动效率的损失,总体传动效率的损失还是很大的。而轮毂电机直接驱动车轮,避免了传递路径上效率的损失,可以提升效率,节省能量。数据显示,相对于传统的传动系统来说,轮毂电机可以提高8%~15%左右的效率。

对于电动汽车来说,效率的提升可以进一步增加续航里程。或者保持续航里程不变,电池么,就做小一点。另外,虽然轮毂电机比普通轮毂要重不少,但是对整车来说,还是减重很多的。对于电动汽车来说,减重意味着续航能力的增加,就可以把电池做的再小一点了。

  • 空间布置

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方便控制

由于电机直接驱动车轮,MCU只需要一个简单的指令就可以直接控制车轮的转速和扭矩,可以很容易的实现非常复杂的控制。比如可以通过左右轮不同转速甚至反向旋转来实现差动转向,可以大大减小车辆的转向半径,甚至可以实现原地转向(不过对轮胎的磨损比较大)。另外,对于装备有四轮轮毂电机的车辆,可以更容易实现更高水平的制动能量回收利用率。理论上,如果轮毂电机扭矩足够大,可以回收100%制动能量,只是受限于电池组的充电功率。

  • 成本

理论上,由于节省了复杂的传动机构,机构更简单,零件更少,整车成本会下降。但是目前由于轮毂电机产业化还远远不够,而且技术被少数公司垄断,轮毂电机成本还居高不下。不过随着轮毂电机前景被各大车企看好,一步步实现产业化,这部分优势会逐渐体现出来。

  • 模块化

由于轮毂电机的高集成度,轮毂电机理论上只与车轮大小有关,所以更容易模块化,避免重复开发,可以缩短新车型的开发周期和开发费用。

轮毂电机的缺点和挑战

轮毂电机也存在一些缺点,遇到一些挑战。

  • 簧下质量增加

簧下质量的增加对操控性能的影响,主要体现在:

颠簸路况时悬架的响应会变慢

轮毂转量增加使加速响应慢

对于第1点,普通家用轿车不太敏感,对于更高级别的车辆,可以通过优化悬架结构来改善。至于说的第2点,电机本身的低转高扭特性可以弥补这一点。

  • 防震防水防尘的挑战

由于电机内置在轮毂里,工作环境要恶劣的多,而电机本身比较娇贵,所以对于防水防尘防震设计要求就很高。

  • 冷却/散热的挑战

之所以要散热,一是因为本身电机工作会产生热量,二是机械制动时会产生大量热量。

问:不是轮毂电机可以实现100%制动能量回收吗?为什么不取消机械制动结构?

答:虽然理论上可以实现100%的制动能量回收,但是实际上不能取消传统制动结构。

原因如下:

轮毂电机的制动力矩不可能满足紧急制动的需求,跑车级别的驱动加速度能做到0.5g,就很可观了,而紧急制动时减速度很容易就能达到0.9g~1.1g。所以轮毂电机提供的制动力矩是远远不够的。

制动能量回收受制于电池的SOC(State of Charge,即剩余电量水平),在电池电量接近满电时,一般控制逻辑里是不会进行能量回收的。即使控制逻辑上可以实现满电时仍可以进行能量回收,为了确保电机故障时仍能保证车辆安全,传统机械制动结构还是必要的。

机械制动时,其原理本质为机械能转化为热能,瞬间会产生极大的热量,短时间内造成周边温度的大范围上升(连续制动时可以到300度以上)。电机的永磁体对温度非常敏感,温度太高会造成消磁,这会对电机造成破坏,一般轮毂电机采用水冷方式来保护电机。

此外,温度的上升也会造成制动性能的热衰退。由于轮毂电机的结构形式,导致轮毂电机的散热效果不如传统轮毂的散热效果好,这对制动系统的设计提出了挑战。

不过话说回来,轮毂电机封闭的轮辋造型,可以让空气更加平滑的通过车身,从而最大程度的降低风阻。

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