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科普Protean轮毂电机,开始在中国天津生产,出口欧洲

选车侦探 3850浏览 2024-10-27 IP属地: 湖北

轮毂电机是概念车中常见的装备,但真正可以量产的并不多见,在巴黎车展上,Protean Electric联合雷诺,推出了ProteanDrive 第五代轮毂电机,这款电机已经在中国天津量产下线,将装备在乘用车和轻型商用车上,那么这家制造商为何在国内生产,如何解决轮毂电机的一些量产难题,下面我们来详细分析。

科普Protean轮毂电机,开始在中国天津生产,出口欧洲

Protean轮毂电机技术

Protean已经研发轮毂电机多年,目前已经发展到第五代技术,解决了一些轮毂电机的固有问题,得以量产,轮毂电机被封装在18英寸的轮毂内部,不仅集成了电机、逆变器,还集成了所有电源和电子控制设备、刹车和车轮轴承,这种设计不仅释放了车身部位的空间,可以安装更大的电池,还减少了动力在传动过程中的损失。

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电机的定子安装在轮毂上,转子则构成电机的外部。这种“由内而外”的布置是一种新思路。首先,可以使用标准的车轮轴承作为电机轴承,从而充分利用车轮轴承。轴承刚度至关重要,因为它不仅影响气隙,还影响转子和定子之间的密封。

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冷却问题:冷却也是轮毂电机的一个关键,紧凑的设计就需要更大的冷却能力,冷却剂回路的径向部分位于电子设备和定子之间。冷却剂回路的轴向部分沿定子内径延伸,有一个专门的通道。每个电机中内置温度传感器,可以监测冷却系统,就像发动机的智能温控系统。

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刹车问题:轮毂电机放置的位置其实是取代传统的刹车系统,这时候要将电机和刹车系统结合起来,Protean提供了刹车的机械替代方案,与英国制动器制造商Alcon合作。刹车系统采用“由内而外”的设计,包括一个固定在Protean转子壳体外围的制动盘。每个车轮有两个卡钳,安装在定子壳体背面的支架上,制动器由液压驱动。

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空间问题:对于家用车来说,一般轮毂尺寸在19英寸以内,轮胎宽度在250mm以内,这意味着要控制轮毂电机的尺寸,Protean电机的长宽比约为 3:1,更接近轴向磁通设计,而非常见的径向磁通电机,但从原理来看,依旧是环形径向磁通机,而不是轴向磁通“薄饼”。

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与传统电机设计一样,转子带有背铁叠片和磁铁,离心力不会将磁铁从转子中拉出,而是让磁铁和背铁更紧密地接触。因此无需任何固定装置,而内部安装转子的传统径向磁通电机上,需要额外的固定装置,例如缠绕丝套。

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密封问题:与传统电机相比,轮毂电机对密封的要求更高,电机在轮毂中而不是车身内,这意味着经过小水坑也可能淹没电机,转子壳体是盘子形状,盘子的边缘需要一个密封件来保护电机的内部结构。Protean 开发了一种密封件,经过各种测试,比如用带有砂粒的水喷洒。密封件之后的第二道防线是绕组和电子设备的灌封,以及涂层。密封等级达到IP69K,这意味着可以承受水泡和高压高温喷雾浸泡。

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轮毂电机的优点

轮毂电机的转速与车轮速度相同,能够提供足够的扭矩,Protean系统不再需要任何传动装置,由于刹车、电机和电控等全部封装在轮毂内,底盘上有了更多的空间,布置前备箱和后备箱,安装更大的电池和冷却系统。

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配备轮毂电机的车辆没有机械传动损失,传统的中央电机、变速箱和驱动轴将驱动力传递到轮胎的过程中,会有明显的机械损失,考虑到摩擦力和阻力等,传导路径越短,损失越少。Watts等人在SAE论文中对轮毂电机的效率进行了研究,他们通过结合特斯拉的数据和建模表明,在低速时两者效率接近,但超过24km/h后,采用轮毂电机的后驱车型效率更高。

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当车速达到 113km/h时,中央电机系统的传动系统损耗比轮毂电机损耗多80%,在高速上行驶时,保持113km/h的速度,传统中央电机的传动系统损耗为94瓦时/英里,而轮毂电机系统的传动系统损耗为52瓦时/英里,差距是42瓦时/英里。比如一款车的高速续航是300英里(482km),则可以节省12.6度的电能,差异明显,直接影响续航里程。

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选车侦探观点:Protean轮毂电机公司和国内的汽车零部件供应商万安科技合资,这是一家主要生产气动和液压制动系统、动力转向总成的公司,依靠国内成熟的供应商,将轮毂电量量产,出口欧洲,第五代产品优化了一些技术问题,但缺点依旧存在,比如增加的簧下质量影响操控,大家觉得轮毂电机有市场吗?欢迎讨论。

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