輪邊電機
關注創建者：匿名 創建時間：2021-11-19
輪邊電機的實例教程
兩者的字面意思容易使人產生概念上的混淆，誤以為雙電機驅動是分布式驅動形式的一種。
圖1特斯拉 Model Y集中式雙電機驅動形式
究其根源，用戶為什么會如此在意特斯拉的電機是集中式驅動布置形式還是輪邊驅動布置形式呢？其原因就在于輪邊電機的安裝會對整車總布置產生很大的影響，尤其是在后軸驅動的情況下，由于車身和車輪之間存在很大的變形運動，對傳動軸的萬向傳動也具有一定的限制。簡單來說，輪邊驅動布置會對車輛的操控性和舒適性產生影響。這很可能是特斯拉用戶會對這種布置形式擔憂的來源。
二、輪邊電機在商用車行業的應用前景要遠好于在乘用車領域
雖然，輪邊電機的驅動布置形式會對車輛的操作性和舒適性產生影響。但是在要求較低的商用車行業，輪邊驅動電機的優勢則變得很顯著，它可以大大簡化車輛結構，縮短動力傳遞路徑，進一步提高能量的傳動效率，使電能得到最大限度的利用。[1]而且輪邊電機系統由于其電機安置位置離輪轂近的特點，對后期的維修服務非常友好。所以輪邊電機在商用車市場很受歡迎。
在商用車領域，國際上布局最為領先的是比亞迪、采埃孚和奔馳一類專門從事電機技術研發且有成熟產品的公司。其中，以國際零部件巨頭采埃孚布局最為迅猛，安裝了采埃孚輪邊電驅動車橋的車輛已經正在亞歐城市中試用（如圖2），并且得到了德國聯邦交通和數字基礎設施部的補貼。近年來一些新型和傳統的零部件巨頭，如Protean、Elaphe舍弗勒、日本 NSK也開始意識到輪邊電機的重要性，逐步加強在輪邊電機領域的研發投入。
圖2采埃孚輪邊電驅動車橋方案
三、輪邊驅動系統專利技術分析
我們已經弄清楚了輪邊驅動布置形式的概念和定義，并且發現輪邊電機在商用車領域的應用前景要好于乘用車領域后。
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目前在專用物流車已經出現無傳統軸的直驅方案，即電機橫置集中在驅動橋上，取消了傳動軸和傳統的錐齒輪或螺旋傘齒輪的主減速器。其意圖是，提高傳動效率、動力性較強，效降低電耗、也減輕了質量。目前的困難是非簧載質量較重，導致車輛的舒適性變差。筆者的觀點，這個方案如果要用客車上，理由還不十分充分。
六、集中式雙電機驅動方案的優缺點分析
對雙電機驅動方案，筆者一直沒有看懂其設計者的基本意圖。是彌補單電機的不足，更好的節能？雙電機驅動方案一個高速電機，另一個是低速電機。彼此之間一定是要組合地工作。但是必須要有兩個電機控制器，整車控制器要協調兩個電機控制器。這種方案對外行人而言，其是越來越復雜了，成本也是越來越高之嫌。北京精進電機在嘗試這個方案，市場反應如何？有待驗證。
七、輪邊(輪轂)電機方案還是亮點，離熱點距離較遠
發動機汽車離不開離合器、變速箱，純電動公交車采取直接驅動也是不得以而為之。無傳統軸的直驅方案用于客車，如何克服非簧載質量較重困難，還看不到其可行性。
開發輪邊(輪轂)電機方案的基本意圖是什么？
a)是便于能量回收？有多少都能量可以回收；
b)是便于汽車橫向移動？橫向移動對客戶有而言，有多少增值；
c)降低公交車客車的地板高度？目前公交車地板高度還可以降多少，對客戶有多少增值。
(1)輪邊驅動方案優缺點分析
假設輪邊電機性能是穩定的，下面僅僅從汽車驅動技術上予以分析。輪邊在車輛兩側分別配一個電機，單獨驅動該車輪，它取消了主減速器和差速器，意圖是電耗較少。目前的難題有2個：
a)高速轉彎和路面顛簸上的差速控制，電子差速器的性能還不能與機械差速器的性能相比。這是一個嚴重的技術上的安全隱患問題。
b)非簧載質量較高,導致客車舒適度嚴重下降。這樣的產品推上市，客戶部會買嗎？
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3.1 采埃孚雙電機輪邊驅動客車橋
輪邊電機構型是從集中式到輪轂式構型之間的過渡構型，通常輪邊電機與固定速比減速器一起安裝在車架上，減速器輸出軸直接或通過短半軸與車輪相連來驅動車輪。
輪邊電機構型優勢在于舍棄了傳統的主減速器和差速器，不再經由長半軸部件傳動，簡化了機械傳動結構，降低了車載自重。
同時，減速器采用斜齒齒輪，相比主減常用的雙曲面齒輪，傳遞效率提高，制動回收能力提高，傳動平穩，沖擊、振動和噪聲較小。
有輪轂總成、制動鼓、橋殼總成、主減速器總成、輪邊減速器總成、半軸、制動器總成等組成。
圖2 常規車型后驅動橋外形
3）前橋與后橋功能上的區別
前橋有轉向功能沒有差速功能，后橋有差速、雙級減速器功能。（說明：不同用途汽車，其車橋結構原理和功能基本相同，但產品外形、內部零部件連接，往往是許多的不同方式。）
三、經典后驅動橋為什么要配雙級減速器和差速器？
基于1）、2）的面臨的問題，工程師們想出了“雙級減速器和差速器”措施來。
四、目前有三種以上電驅動車橋研發的路線之爭
2）全新電機驅動橋基本種類
①中央電機驅動橋（見圖3）。
圖3 中央電機驅動橋
②輪邊電機驅動橋，（見圖4）
圖4 輪邊雙電機驅動橋
③輪轂電機驅動橋（見圖5），輪轂電機由于設計難度較大，上面少見市場車型。
圖5 輪轂邊雙電機驅動橋
4)傳統后橋仍然是新能源商用車主流
①由中央電機通過傳動軸連接一個傳統的后橋，也有帶一個少檔變速箱；
②由中央電機帶一個少檔變速箱，通過傳動軸連接一個傳統的后橋。
五、電驅動橋開發難度分析
1）中央電機驅動橋開發難度分析
①主減速器和差速器功能
②輪邊電機驅動橋，其主減速器和差速器功能呢？
③輪轂電機驅動橋，原來的輪邊減速器也給省了？
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輪邊電機的最新內容
其應用場景廣泛，包括新能源汽車的輪轂/輪邊電機、高端裝備的機器人關節、無人機推進系統，以及風力發電的直驅風機。
3、徑向磁通電機的堅守與優化
徑向磁通電機作為當前主流，磁場路徑垂直于旋轉軸，沿徑向穿過定轉子間的環形氣隙。其優勢在于工藝成熟、散熱良好、成本低廉和可靠性高，廣泛應用于工業設備、經濟型電動汽車和消費電器。
05短軸向尺寸趨勢
現狀及趨勢：2024年，比亞迪、奇瑞、吉利等車企推出帶原地掉頭功能的高端車型，輪邊驅動要求電機具有更短的軸向尺寸。預計到2026年，短繞組端部的扁線焊接工藝和設計將逐步成為市場主流。
面臨的挑戰：
1）專利壁壘：雙短距繞組設計需要避開豐田的技術專利壁壘。
2）焊接工藝：X-pin或Mini-pin焊接需要突破精密扭頭工藝和激光焊接工藝，提高產品合格率。
輪轂輪邊電機總成方面，搭載輪轂電機的乘用車小批量示范運行，關鍵零部件實現國產化和成本可控，與國際領先水平差距縮小。
2.面臨的挑戰
電驅動系統仍面臨諸多挑戰。驅動電機領域，需加大超高效冷卻技術、高壓化扁線定子PDIV絕緣技術等方面研究力度。電機控制器方面，需提升高密度功率組件的機電熱集成技術、功率器件集成與驗證技術等。乘用車純電驅動總成領域需進一步創新突破。
到多域高度集成階段，輪轂電機、輪邊電機將簡化減速器和底盤，減輕了電驅重量，提高續航里程。控制器方面，動力域、底盤域等跨域融合，形成中央控制器，隨著DSP算力和資源提升，中央控制器成唯一ECU，成本進一步降低。
目前巨一動力的多合一電驅總成已邁過第一階段，走向第二階段的終極方向。
附件包含某款輪邊電機（油冷電機）3D模型STP格式
大部分小型車都采用傳統的制動系統液壓制動，里面通過制動踏板提供能量，而線控制動系統有專門的能量供給方式，一般來說是通過輪邊的一些電機直接驅動進行這些工作。
現在三電機又開始出現集中電機和輪邊電機，還有直接用輪邊電機。分布式驅動又有好幾種方式，最終的顛覆性是用輪轂電機，輪轂電機會給整個底盤的自動驅動轉向帶來更加革命性的變化，國外現在開發所謂的e—corner，所有的都在驅動、懸架、制動、轉向都靠輪轂電機，四個輪子一塊板，上面放車架，這是顛覆性的，國外很多廠家在研發，清華也在做輪轂電機，我們現在輪轂電機在大功率摩托車和商用車上尤其是軍用車都已經開始使用。
分布式驅動主要有輪邊電機+減速器、 輪轂電機+減速器、輪轂電機等型式，如圖1（c）所示，德國ZF、比亞迪的輪邊驅動橋在城市客車領域已有推廣， 在運輸與作業類商用車領域應用較少，英國Protean、荷蘭e-Traction 等公司的輪轂電機驅動系統，目前仍處于應用驗證階段，未有規模化應用。
現在三電機又開始出現集中電機和輪邊電機，還有直接用輪邊電機，分布式驅動又有好幾種方式。最終的顛覆性是用輪轂電機，輪轂電機會給整個底盤的自動驅動轉向帶來更加革命性的變化。
國外現在開發所謂的e—corner，所有的都在驅動、懸架、制動、轉向都靠輪轂電機，四個輪子一塊板，上面放車架，這是顛覆性的。
現在三電機又開始出現集中電機和輪邊電機，還有直接用輪邊電機，分布式驅動又有好幾種方式。最終的顛覆性是用輪轂電機，輪轂電機會給整個底盤的自動驅動轉向帶來更加革命性的變化。
國外現在開發所謂的e—corner，所有的都在驅動、懸架、制動、轉向都靠輪轂電機，四個輪子一塊板，上面放車架，這是顛覆性的。
