领先的轮毂电动机技术

作者:本网编辑 发布时间:2013-08-08
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为了证明轮毂电动机的先进技术,Protean Electric公司建立了一支概念验证车辆队伍,包括Brabus梅赛德斯-奔驰E级全轮驱动电动汽车以及其他混合动力汽车等

目前,Protean电气公司正在研发一款紧凑型轮毂电动机,它重量轻、体积小,具有非常高的功率密度和可扩展性,还可以消除车辆在加速和制动过程中所浪费的动力传动系统能量。

轮毂电动机的基本优势之一就是能够释放车辆平台的空间。目前,Protean电气公司正在为其客户研发一款新的紧凑型轮毂电动机,它重量轻、体积小,具有非常高的功率密度和可扩展性,可以满足各种要求。它能够使用在纯电动汽车、汽油混合动力汽车、柴油混合动力汽车、燃料电池混合动力汽车和全轮驱动汽车上,在尺寸和重量上都符合商业应用要求。

当然,这种轮毂电驱技术并不新鲜,Protean电气公司最初的设计仍让人印象深刻。该发动机直径为419mm,宽为114mm,质量达30kg,在400V DC时的功率为81kW、峰值转矩为800Nm。最重要的是,该技术可以应用于前轮驱动、后轮驱动和全轮驱动的应用程序。

Protean电气公司首席执行官Bob Purcell先生表示:“随着全球汽车行业趋向使用高产经济的混合电驱系统,Protean电气公司已经做好了支持行业发展的准备。我们的系统可以被用于现有汽车平台、改进现有车型或为未来创建全新架构。”为了证明其先进的技术,Protean电气公司已经建立了一支概念验证车辆队伍,包括Brabus梅赛德斯-奔驰E级全轮驱动电动汽车和其他混合动力汽车(见图1、图2)。


图2 带有轮毂电动机和电池的Brabus混合动力驱动方式

无论驾驶者所处何处,或在什么时候开车,安装在后轮上的轮毂电动机都能恰好满足其转矩和功率要求。相比前一代的设计,Protean电气公司的新型轮毂电动机能将峰值转矩提升25%,可以带来1000Nm的转矩和75kW的功率。

该款发动机不需要外部的传动装置、传动轴或差速器,每个发动机有一个内置的逆变器、控制装置和软件,并且不需要单独的电动机功率电子模块被装配在车辆上。如图3、图4所示,Protean电气公司的轮毂电动机结构简单,但却拥有当前所有领先电驱系统中最高的转矩密度,每台电动机的峰值功率为75kW,峰值转矩为1000Nm,每台电动机仅31kg,相比现有车型,能让混合动力车节省多达30%的燃油,不过这还得取决于电池的大小、优异的再生制动能力,以及制动期间可回收高达85%的可用动能。这种高效率的增长范围高达30%,并有助于减少电池的大小和成本。


图3 轮毂电动机的结构

Bob Purcell先生说道:“传统发动机有一个带固定外轮毂的中央旋转轴,而我们的发动机正好相反,有一个带有旋转外毂的固定铁心,能够直接安装在车轮上。没有传统的变速器、轴或齿轮,直接将轮子拴到制动转子上。用以往的齿轮设计,必须增加大量生产和大量复杂的工作来使其工作。这样既提升了性能,也让电动机更为紧凑,便于安装在汽车上,同时腾出了更多内部空间用于配置动力电子设备,如集成式逆变器、电子控制系统和软件。”Protean电气公司已经因其独特的技术和设计获得了17项专利,超过60个额外专利申请已经提交国际和在北美、欧洲和亚洲的一些国家。

在法纳姆的Protean电气公司实验室中,科学家和工程师们还发现了一种将发动机安在外部的方式——能够直接安装在车轮上并消除所有的复杂性。Bob Purcell先生认为这是最终和最优的车轮发动机系统。其他项目合作单位包括FEV、AB Mikroelectronik、ATS、Mahle、Sierra和Trelleborg,他们都在这个领域与OEM厂商有着紧密联系并且经验丰富。


图4 带有机械制动系统的轮毂电动机

提到沃尔沃C30 AWD项目时,Bob Purcell先生表示:“我们与沃尔沃合作创新的第一辆概念车从0~100km/h加速时间不到5s,但这辆车的操控特性把它与在每个车轮上带有单独的转矩控制的方程式赛车归为一类。作为福特福克斯在相同平台上建立传统悬架的汽车,是一辆带有全轮驱动的轻量化汽车,匹配质量为123kg的发动机输出功率高达321.2kW,没有噪声,无汽油消耗和CO2排放。

如前所述,Protean电气公司已经建立了一支概念验证车辆队伍。据悉,目前该公司已研发出多种示范车型,包括福特F-150轻型小货车(后轮驱动)、沃尔沃C30(全轮驱动轿车)、沃克斯豪尔Vivaro(前轮驱动 PHEV混合动力)及基于梅赛德斯-奔驰E级(后轮驱动混合动力轿车)。

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