電動汽車為何不用電機直接驅動車輪?

EV小能手


電動汽車很少有用電機直接驅動車輪的,因為目前應用最廣的技術是最成熟簡單而且成本低易於控制的。

電動自行車就是電機直接驅動車輪,這個很簡單,因為它的電動機不需要考慮轉速差,只有一個輪子,它轉多快車就跑多快。


但是汽車不行,如果你直接把汽車四個輪子換成這樣的輪轂電機控制起來就麻煩了,因為汽車在轉彎時內外側車輪的轉速是不一樣的,這時候你就需要根據轉向角度來合理控制兩個電動機的轉速差,以保證車輛靈活的操控性。如果處理不好的話在高速行駛中變道時車輪不能很好地實現轉速差動就會產生相互干涉,速度越快乾涉越明顯,嚴重影響車輛穩定性。而且電機安裝在車輪上會增加簧下質量,影響車輛舒適性和操控性,可以想象成人,你把他雙腳綁個沙袋跑起來肯定不那麼利索。

所以現在流行的方法就是在原本的驅動結構上直接安裝電動機,電動機的動力經過機械差速器分配後傳遞給兩側驅動輪,這樣只需要控制電動機轉速,車輪轉速差由差速器自動調節,簡單可靠成本也低。

上圖是特斯拉Model s的驅動橋,圖中可以看到也是使用了一個電動機,經過單級變速箱和差速器後把動力通過半軸傳遞給兩個驅動輪(圖中右側是電動機,左側是逆變器)。

其實現在已經有電動機直接驅動車輪的量產車,那就是比亞迪的電動大巴K9,它的後橋使用了兩個電動機,分別驅動兩個後輪,這種結構動力損失更少,但是對電機轉速控制要求比較高。

所以說電機直接驅動車輪從技術上來說是可行的,只是當前的技術已經足夠滿足大部分需求了,在沒有新需求的情況下沒必要為此再增加成本。


我是故鄉的雲


這個問題大約就是想問如今為什麼電動車都把引擎替換成電機,但傳動系統還是用變速箱進行傳動吧?------但其實直接用電機驅動車輪的電動車是有的,叫做“四輪獨立驅動電動車”

(輪轂電機)


所謂的“四輪獨立驅動電動車”就是由這種輪轂電機直接驅動車輪的。


除了這種靠輪轂電機驅動的電動車,還有另一種靠邊輪電機驅動的電動車,也是電機直接驅動車輪的:

(邊輪電機)


輪轂電機和邊輪電機最大的區別就是一個集成在輪胎內部(輪轂電機),另一個則是電機在輪胎外連接(邊輪電機)。




因此,不能說“電動汽車為何不用電機直接驅動車輪”,而是一直都有電機驅動車輪的電動車,不但是現在有,早在百年前就有了(只不過那時候的引擎還是內燃機)------沒錯,就是有答主提到的保時捷。

只不過呢,如今量產的電動車都不用輪轂電機罷了(有的客車用了邊輪電機)--------然則這個問題就是技術上的問題了,這裡就稍微延伸一下。


電機直接驅動車輪當然是有好處,而且好處非常大。因為通過電動傳動直接擺脫了機械傳動的束縛,極大的解放了車輛結構。

由於輪轂電機直接驅動四輪獨立運動,使得機械式的離合器、變速器、傳動軸等等都可以棄之不用---- 因此,它絕對是未來的發展趨向:通過輕量化而減少能耗;通過結構優化而提高主動安全性。


但是呢,目前的技術卻讓輪轂電機陷入了自我矛盾當中。

1.輪轂電機的結構優化問題

有答主提到過重量問題,當然這是一點;但更多的問題在於,那麼多東西集成在一個電機當中(如上圖),我們如何對電機的結構、材料的輕量化進行優化?

其次,就整套系統而言,如果讓電機在更緊湊的體積下,獲得更好的驅動性能?

如今的技術狀況下,用輪轂電機驅動,重量極大、成本極高.....這不就是和初衷相左了嗎?


2.電機的耐久性、可靠性測試問題

如果要量產輪轂電機,最重要的問題就是它的“耐久性”和“可靠性”夠不夠。

按今天的技術水平,別說是通過類似“內燃機臺架測試”的測驗,甚至外行點的朋友們用腦子想想都能猜個八九不離十了:

1.輪轂電機用了永磁體,這玩意高溫會消磁;

2.集成在車輪上,與外空間接觸極大,對惡劣的環境適應如何?

3.既然是電控集成,那麼現在有沒有配套的ESP能精確調教整車參數?


這幾個問題就是橫在四輪獨立驅動電動車面前的大山.......現在是難以解決的。



當然,我們眼光也不用只盯著輪轂電機,還有邊輪電機,雖然目前依然是集中式的驅動形式,但未來攻克了諸多課題之後,勢必會迎來諸君們想象不到的世界.....




無聊到巔峰


電機直接驅動車輪的裝置叫做輪轂電機,早在100多年前保時捷就曾經應用過。當時是內燃機發電來驅動輪轂電機,不過後來因為成本高,能效低,維護麻煩等原因放棄了輪轂電機,轉而採用內燃機+變速器來驅動車輛。

輪轂電機有很多優點,車輛採用輪轂電機可以省去,離合器組件,變速器,差速器,後橋,傳動軸等傳動部件。最典型的就是電摩和普通摩托車。電摩就靠電機直接驅動車輪,不僅省去了內燃機,也沒有了變速箱,由鏈條減速傳動車輪變成電機直接驅動車輪。輪轂電機省去一些傳動部件的同時也節省了大量空間,減輕了車輛自重,而傳動效率也高了不少!而且四個車輪是獨立控制的,通過電控可以很容易的實現輪間差速功能,而不需要機械差速器。但是輪轂電機優點這麼多為什麼沒有大批量在電動汽車上應用呢?


首先是輪轂電機質自身量大(重),上圖可以看到,輪轂電機要比普通汽車輪轂多了很多東西,其中電機質量是最大的。成品輪轂電機質量在30kg以上,過重的車輪對系統懸掛系統要求更高。傳統汽車廠商的工程師絞盡腦汁的採用輕體材料把簧下質量降下來,據研究簧下質量減少1公斤相當於減輕15公斤簧上質量。簧下質量和汽車加速性,操控性,穩定有很大的關係,所以工程師都在想辦法降低簧下質量,而採用電動車輪轂電機簧下質量一下子一下子增重好幾十公斤,正和工程師的意圖相反。但是家用車輛日常代步使用,操控性要求可以降低一些,畢竟我們不去賽車。


壽命問題。永磁材料在高溫下可能退磁,退磁後電機性能必然下降。而行車中剎車片溫度可達到200度以上,如何完美解決散熱是一個問題。另外成本也會比較高,成熟穩定的電控技術也需要一定時間來積澱。而把電機,控制器,冷卻系統等都繼承在狹小的空間內,而車輪平時工作在惡劣的環境下,對輪轂電機的密閉性,散熱,抗腐蝕,散熱,穩定性要求都很高。這些看似簡單的技術想要成熟應用也是一個不簡單的技術,目前比亞迪k9(電動大巴)已經採用輪轂電機,而一汽也開發出乘用輪轂電機底盤,相信不久的將來輪轂電機會大放異彩!


水墨丹青一世情


1.電機轉速和電機之間轉速控制。 兩臺電機的轉速要完全一模一樣 否則就會跑偏。 但是由於取消了差速機構,車輛轉彎的時候,有要求兩個車輪轉速不一樣。

2.一臺電機電機的動力和扭矩,完全足夠驅動同一根軸上的兩個車輪了。沒必要再增加一臺電機,帶來空間佈置和重量上的問題。

3.後期維護保養,上的考慮。 多臺電機,就要多保養維修一臺。

4.系統整體可靠性的考慮,如果用輪轂電機,有任何一臺電機壞了,整個系統就失效了。 電機數量的增加,出問題的可能性也在增加。

5.輪轂電機的散熱條件相對惡劣。 同時,輪轂電機的佈置位置沒辦法比車輪軸心高,涉水的時候非常考驗電機整體IP密封性能。


CrazyHatter


太多想當然的答案了,什麼轉速不一致,為什麼要一致,放路上自然就一致了,還有說輪轂電機的,獨立驅動並不是只有輪轂電機一種,之所以沒人用主要問題就是成本和重量。輪轂電機會導致車輪特別重,影響操控還是小事,高速安全才是主要問題,一個減速帶都能把輪子蹦飛。所以現在都是低速車在用輪轂電機,例如公交大巴。而獨立電機問題在於成本和意義,4個電機和四套傳動,成本直線上升,而意義呢,毫無意義。就是這樣



椰奶凍怪點點


普通的電機轉速都在每分鐘幾千轉。可是輪胎的轉速很低。拿發動機為例,發動機轉速2000,扭力非常小,通過變速器減少轉速曾加扭力,才能驅動一兩噸的汽車,汽車行駛起來,需要的扭力就沒有那麼大,所以就是電機也要靠變速器來控制轉速和扭力。汽車商不是傻子,這牽扯到扭力問題,所有汽車電機都是和發動機連體的。只有低速電動汽車採用的輪轂電機或者是電機直接在差速器上固定,好比電動巡邏車和電三輪兒。

而電動汽車的電機,與內燃機相比,有兩個特點: 1. 低速,甚至零轉速下也可以輸出很大的轉矩。 2. 工作範圍特別廣,典型範圍0-7000rpm。(當然,以永磁同步電機為例,在高轉速下,輸出轉矩也會逐漸下降)。 正是由於以上兩點,即使沒有離合器與變速器,電動汽車也是可以正常工作的。 【電動汽車最好還是配上變速箱】 但是,可以不用變速器 不等於 一定不用變速器。 不用變速器+離合器,電動汽車可以完成行駛的基本功能;但是,給電動汽車匹配上 變速器+離合器, 可以如虎添翼,具體來說,有以下幾個優勢: 1. 無變速器的純電動汽車中,電機的工作轉速範圍特別廣,不可避免地會遇到噪聲問題。 2. 離合器不僅有傳輸/斷開轉矩的功能,還有扭矩減震功能。無離合器的傳動系統需要額外的減震裝置或減震算法。 3. 行駛經濟性: 有變速器的話,可以通過換檔使電機處於效率更高的區域。 4. 行駛動力性: 同樣性能的電機,在變速器的幫助下可以使整車的動力性更強(典型的指標是百公里加速性能提高)。 5. 生產成本: 為達到相同的性能,有變速器可以有效地減少電機指標與電池指標。舉一個非常有說服力的品牌的例子,那就是特斯拉。 Tesla 的第一個車型Roadster的最初設計是180kW電機+2檔變速箱,後來由於變速箱生產質量的問題,被迫採用了第二種方案,取消了變速箱但使電機功能增大到240kW才能達到相同的性能。為了配合更大的電機,電池也需要增大到80kWh以提供更大的輸出功率。 (具體數字指標可能略有輸入)。 之所以現在國內外有不少電動汽車沒有變速箱,並不是不想用,而是由於以下兩個原因: 1. 變速箱生產不出來:特斯拉。 2. 變速箱供應鏈弱、整車廠集成控制能力弱,導致不想用變速箱。(這些設計出來的電動汽車估計也沒打算真的賣吧)這一般出現於國內的廠家。


達o芬奇密碼


現在的電動汽車基本上都是,電瓶,電機,控制系統,傳動系統這些組成。你說電機直接驅動車輪,是不經過減速機構嗎?這個顯然是不行的,因為電機的轉速太高,但是,扭力卻太小。可能,那樣的話,汽車起步都是問題。所以需要,一級一級的,減速機構,將扭力一點一點放大。

我覺得你的真實意思應該是,將電機與減速機構一同放在車輪裡面,不經過傳動軸什麼的,而直接驅動車輪。像兩個輪子的電動車,現在就是這樣的。但為什麼汽車沒有采用這種方式呢?有一個汽車方面的名詞,叫做簧下質量。簧下質量會影響到車輛的舒適性,還有操控。如果將電機和減速機構都放在車輪裡面,那就會大大增加簧下質量。為什麼兩輪電動車可以呢?因為電機比較小,減速機構也沒有那麼龐大。一輛兩輪電動車才有多重呢,一輛電動汽車又有多重呢,驅動他們所需要的力,也是天壤之別。還有就是溫度會影響到永磁的磁性,剎車後剎車盤的溫度是非常高的。這樣就會直接影響到電機的性能。另外,怎麼防水怎麼散熱?都是需要考慮的問題。


第1位手機用戶


交流電機:定子繞組、轉子。利用線圈通電後的磁力轉動而工作。

直流電機電源來自電池,乾電池,是在低壓電源中工作。而交流電源是發電廠直送來的,工廠,家庭的電源,又有二廂,三廂電電機之分。


汽車驅動機採用直流電動機,因為他要先給電池充電,然後供電給驅動機起動。電動機的轉速可通過減、增速器來完成,來適合汽車行駛中的快慢速調節。也可以通過變頻裝置實現可控可調的無極變速。因此汽車電動機會用以上兩種方法來適應汽車的載荷與速度的關係、電機轉動扭矩與車輪轉動扭矩的匹配關係。


老蛇正宗


原理可以。主要是電動機要適應的範圍太大,從低速大電流大扭矩到高速小電流高轉速,電動機造成需要做的很大,體積大了重量大了,輪轂都沒有它大,沒地方放置,低速和高速的轉換,只好選擇小電機通過齒輪變速箱來實現。


杜曉華9


1,扭矩不一定夠;

2,電機的功率密度還不夠高;

3,電機受不了振動衝擊,即使可以,供電的電纜也吃不消彎折;

4,簧下質量了解一下;


分享到:


相關文章: