为节能减排开发新技术

作者:NSK 文章来源:AI《汽车制造业》 发布时间:2017-12-28
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由于各国油耗和排放的法规的加严,全球汽车厂商都在加大力度改善汽车燃油排放并积极发展电动汽车和混合动力汽车,相应的零部件技术是其中的关键。

随着能源的日渐紧张和对环境保护的日益迫切,日本精工株式会社(以下简称“NSK”)致力于研发满足电动汽车和混合动力汽车的创新产品。近期,NSK与东京大学大学院新领域创新科学研究科藤本博志副教授研究组、东洋电动机制造株式会社协力合作,成功研发出了世界上首次实车行驶中从道路向轮毂电动机(以下简称“IWM”)供电的新方式。与此同时,为了降低混合动力汽车的油耗,NSK华纳株式会社(以下简称“NWC”)也开发出了针对汽车动力传动系统的“摇杆式单向离合器”,帮助混合动力降低阻耗。

行驶中的供电

在地球暖化等环境问题下,汽车技术的发展日新月异,如节约能源技术、自动驾驶中以零交通事故为目标的安全技术等。在这种趋势下,NSK开始关注轮毂电动机这种新一代的驱动形式,并且进行了相关的技术创新开发。

图1 轮毂电动机的特点

IWM的特点是通过减少发动机等动力部件,实现汽车轻量化、控制单轮驱动力并扩大车内空间,进而提高汽车的环境性能、安全性能和舒适性能(见图1)。

然而,与燃油汽车等相比,电动汽车充电一次行驶的距离仍然过短,这是一个业界普遍面对的课题。为了解决这个问题,在不增加电动汽车搭载电池数量的前提下,NSK研发了从道路向行驶中的电动汽车进行无线供电的方式,即被世界所关注的“行驶中供电”的技术。

图2 行驶中供电的第2代无线轮毂电动机

图3 行驶中从道路向IWM 供电的概念

基于以上背景,NSK研究人员提出了新的行驶中供电的方式,即行驶中直接从道路向IWM供电,并且试验首次实车行驶成功(见图2、3)。

图4 偏轴减速机内置式轮毂轴承单元

IWM需在车轮附近有限的空间进行布局,因此必须兼顾充足的驱动性能和小型化,于是NSK开发了“偏轴减速机内置式轮毂轴承单元”(见图4)。该减速机构将电动机轴和车轮轴错开,确保驱动性能的减速比,同时实现了小型化。

摇杆式单向离合器

图5 摇杆式单向离合器

为了使汽车动力传动系统实行润滑油少油量化和降低阻耗,NWC开发了可在无润滑条件下使用、降低空转时阻耗的新构造机械式离合器——摇杆式单向离合器(见图5)。

图6 摇杆式单向离合器的测试结果

在混合动力汽车的EV模式下(电动模式)行驶时,摇杆式单向离合器可防止发动机逆转,使EV模式行驶性能最大化;在发动机模式下行驶时,空转时的阻耗可减少90%,从而降低了汽车油耗。此外,该离合器还有小型轻量化、冲击(间隙存在)的减小等优点(见图6)。

不仅如此,摇杆式单向离合器的出现,大大降低了混合动力汽车的油耗、EV模式下性能最大化,从而真正意义上实现了节约能源的愿景。

总结

针对电动汽车从道路向轮毂电动机供电新方式,NSK计划实现偏轴减速机内置式轮毂轴承单元、小型保持架、滚针轴承以及耐电蚀轴承等相关系列零部件的商品化,同时其他一些节能技术应用于汽车设计、制造等产品全生命周期中,并朝着多元化的趋势发展。   

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