网友问题:
电动汽车为何不用电机直接驱动车轮?
网友回答:
我是故乡的云
电动汽车很少有用电机直接驱动车轮的,因为目前应用最广的技术是最成熟简单而且成本低易于控制的。
电动自行车就是电机直接驱动车轮,这个很简单,因为它的电动机不需要考虑转速差,只有一个轮子,它转多快车就跑多快。
但是汽车不行,如果你直接把汽车四个轮子换成这样的轮毂电机控制起来就麻烦了,因为汽车在转弯时内外侧车轮的转速是不一样的,这时候你就需要根据转向角度来合理控制两个电动机的转速差,以保证车辆灵活的操控性。如果处理不好的话在高速行驶中变道时车轮不能很好地实现转速差动就会产生相互干涉,速度越快干涉越明显,严重影响车辆稳定性。而且电机安装在车轮上会增加簧下质量,影响车辆舒适性和操控性,可以想象成人,你把他双脚绑个沙袋跑起来肯定不那么利索。
所以现在流行的方法就是在原本的驱动结构上直接安装电动机,电动机的动力经过机械差速器分配后传递给两侧驱动轮,这样只需要控制电动机转速,车轮转速差由差速器自动调节,简单可靠成本也低。
上图是特斯拉Model s的驱动桥,图中可以看到也是使用了一个电动机,经过单级变速箱和差速器后把动力通过半轴传递给两个驱动轮(图中右侧是电动机,左侧是逆变器)。
其实现在已经有电动机直接驱动车轮的量产车,那就是比亚迪的电动大巴K9,它的后桥使用了两个电动机,分别驱动两个后轮,这种结构动力损失更少,但是对电机转速控制要求比较高。
所以说电机直接驱动车轮从技术上来说是可行的,只是当前的技术已经足够满足大部分需求了,在没有新需求的情况下没必要为此再增加成本。
无聊到巅峰
但其实直接用电机驱动车轮的电动车是有的,叫做“四轮独立驱动电动车”。
(轮毂电机)
所谓的“四轮独立驱动电动车”就是由这种轮毂电机直接驱动车轮的。
除了这种靠轮毂电机驱动的电动车,还有另一种靠边轮电机驱动的电动车,也是电机直接驱动车轮的:
(边轮电机)
轮毂电机和边轮电机最大的区别就是一个集成在轮胎内部(轮毂电机),另一个则是电机在轮胎外连接(边轮电机)。
因此,不能说“电动汽车为何不用电机直接驱动车轮”,而是一直都有电机驱动车轮的电动车,不但是现在有,早在百年前就有了(只不过那时候的引擎还是内燃机)------没错,就是有答主提到的保时捷。
只不过呢,如今量产的电动车都不用轮毂电机罢了(有的客车用了边轮电机)--------然则这个问题就是技术上的问题了,这里就稍微延伸一下。
电机直接驱动车轮当然是有好处,而且好处非常大。因为通过电动传动直接摆脱了机械传动的束缚,极大的解放了车辆结构。
由于轮毂电机直接驱动四轮独立运动,使得机械式的离合器、变速器、传动轴等等都可以弃之不用---- 因此,它绝对是未来的发展趋向:通过轻量化而减少能耗;通过结构优化而提高主动安全性。
但是呢,目前的技术却让轮毂电机陷入了自我矛盾当中。
1.轮毂电机的结构优化问题
有答主提到过重量问题,当然这是一点;但更多的问题在于,那么多东西集成在一个电机当中(如上图),我们如何对电机的结构、材料的轻量化进行优化?
其次,就整套系统而言,如果让电机在更紧凑的体积下,获得更好的驱动性能?
如今的技术状况下,用轮毂电机驱动,重量极大、成本极高.....这不就是和初衷相左了吗?
2.电机的耐久性、可靠性测试问题
如果要量产轮毂电机,最重要的问题就是它的“耐久性”和“可靠性”够不够。
按今天的技术水平,别说是通过类似“内燃机台架测试”的测验,甚至外行点的朋友们用脑子想想都能猜个八九不离十了:
1.轮毂电机用了永磁体,这玩意高温会消磁;
2.集成在车轮上,与外空间接触极大,对恶劣的环境适应如何?
3.既然是电控集成,那么现在有没有配套的ESP能精确调教整车参数?
这几个问题就是横在四轮独立驱动电动车面前的大山.......现在是难以解决的。
当然,我们眼光也不用只盯着轮毂电机,还有边轮电机,虽然目前依然是集中式的驱动形式,但未来攻克了诸多课题之后,势必会迎来诸君们想象不到的世界.....
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