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輪邊電機(jī)解讀 | 比亞迪“仰望”高端車型
瀏覽:187 發(fā)布日期:2023/12/17 9:25:41

神秘的輪邊電機(jī),究竟是什么呢?原來,它就是將汽車的“動力、傳動、制動”系統(tǒng)整合成為一套電機(jī),直接裝在車輪邊上,來單獨(dú)驅(qū)動該車輪。比亞迪在每輛車配備了四輪獨(dú)立輪邊電機(jī),并將其稱為“易四方”技術(shù),也就意味著能夠通過四輪四電機(jī)輸出,不依賴轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向,可以真正實(shí)現(xiàn)原地360度旋轉(zhuǎn)。

輪邊電機(jī)VS輪轂電機(jī):


結(jié)構(gòu)上:


1.輪轂電機(jī):輪轂是在輪子里面,就在輪胎的原來的剎車那些位置,會擠出一些空間來把電機(jī)做到里面去,整個輪子的重量就會比較重,形成簧下質(zhì)量。另外因?yàn)樗芸臻g比較狹小的一個的問題,它的一個功率做的不是很大,一般情況下大概能做到50-80千瓦左右、功率做的越大、簧下質(zhì)量就越大,整車的操控性就會比較的差,特別是在需要轉(zhuǎn)彎的時候。


2.輪邊電機(jī):不做到輪轂里面,是把它引出來,跟以前的集中驅(qū)動有一個近似的地方,但是它不再使用差速器,它是用兩個電機(jī)分別通過傳動軸傳到輪子上面去驅(qū)動,但是它整個的電機(jī)的總成它是裝在車架上面,它是形成簧上質(zhì)量,所以它的操控性做得比較好,同時它因?yàn)闆]有空間很大的限制,它的功率可以做得很大,就是單個輪子上的功率一般可以做到200~300千瓦,整個整車上面大概能做到800~1000千瓦,功率非常的大,也就是說我們正常來講做一個跑車大概要做到相當(dāng)于1000匹的樣子。

性能上:


1.輪轂電機(jī):只適合于做a級以下的車,因?yàn)閷φ嚨牟倏匦圆皇翘貏e強(qiáng)


2.輪邊電機(jī):一些性能車,比如說接近跑車,或者說是b級以上的。它可以實(shí)現(xiàn)更大的功率,更好的動力性,更好的操控性。

零部件增減:


1.輪轂:一種是帶減速的,一種不帶減速的。因?yàn)楝F(xiàn)有的電機(jī),如果你要做高功率,特別汽車一定要做高轉(zhuǎn)速。如果不做減速器、功率更做不上去。比如電動自行車等低轉(zhuǎn)速的電機(jī),大概最多也就做30~40千瓦,如果帶減速結(jié)構(gòu)的可以做到50~80千瓦


2.輪邊:一般我們電機(jī)都做到1.5萬-2萬轉(zhuǎn)、功率就會比較大。兩驅(qū)增加電機(jī)*1+電控*1+減速器*1、減少差速器,通過齒輪直接輸出給左右兩個輪子,如果四驅(qū)的車來講,直接*2、相當(dāng)于原來是調(diào)配左右輪不對稱速度的差速器不用了、差速器會受到?jīng)_擊、后面靠電子差速。


3.ESP:不會減少,仍需要去監(jiān)控扭距轉(zhuǎn)速。


4.空懸:因?yàn)檩嗊呺姍C(jī)不需要采用一個電機(jī)工作,所以它兩個半軸其實(shí)從運(yùn)動上來說是可以分開的,所以它懸架其實(shí)可以做得更好,但不會影響安裝空懸。

輪邊電機(jī)優(yōu)勢:


1、通過性:每個輪子都是獨(dú)立驅(qū)動的、通過性是很強(qiáng)的、可以快速去響應(yīng)扭矩,比如說一個車輪突然懸空、整個車是不受影響的,極端環(huán)境下、車身的穩(wěn)定性和動力性也沒有明顯的一個受到影響。


2、轉(zhuǎn)彎:電機(jī)的驅(qū)動,每個輪子可以正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)、每個速度都可以隨意去調(diào),理論上可以實(shí)現(xiàn)很小的轉(zhuǎn)彎半徑。相當(dāng)于在畫圈。


3、安全穩(wěn)定:實(shí)現(xiàn)快速的調(diào)整車身穩(wěn)定性,高速也可以實(shí)現(xiàn)漂移。高速的時候,哪怕前輪突然間有一個輪子炸胎了,如果識別到車身傾斜以后,它可以調(diào)整每個電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭距時快速的調(diào)整車身、仍然可以整車不受偏移的繼續(xù)往前行駛。

輪邊電機(jī)劣勢:


1.價格高,只能適用于高端的車型


2.控制難度比較大,哪怕有突然間的前輪失向,方向就會跑偏,涉及到安全問題。


3.布置上、它其實(shí)多了一套總成,它體積會變大一些。甚至正常殼體用鋁的,可能就要涉及到用鎂合金、需要用碳化硅來說達(dá)到縮小體積、導(dǎo)致成本的進(jìn)一步的提高。

單車價值量:


比亞迪仰望高端車型、它是全部是正向開發(fā)的、輪邊總成單個電機(jī)大概200千瓦*4=全車接近800千瓦。為了體積小,使用碳化硅電控。此外、總成里面前后都各有差速鎖,可以把兩個電機(jī)能夠鎖起來,分別向任何一個輪子出力,它中間還有一把鎖。折算下來應(yīng)該會在單側(cè)(2電機(jī)+2電控)在2萬/臺,前后的話最少得4萬塊錢。


碳化硅電控大概在4000~4500的樣子、電機(jī)大概在3000-3500、剩下1500是減速器。


電控:碳化硅肯定是比亞迪自己供,因?yàn)樗约鹤霰阋撕芏、模塊、器件封裝自制。

電機(jī)殼體:有外面買的,他自己內(nèi)部也有。


減速器齒輪:自己做齒輪,還有后面像崇達(dá)、雙環(huán)。


二級零部件可能都是在內(nèi)部做,三級零部件基本上都是外采的多。


各企業(yè)布局:


1.華為:2020年就開始做輪邊總成,b樣件已經(jīng)走出來、目前好像也找不到合適的車子去搭,因?yàn)樽鲚嗊吙隙ㄒ龈叨说钠放啤?/span>


2.比亞迪:專利布局較早、18年開始、擁有比較大的優(yōu)勢。


3.舍弗勒:跟比亞迪同時在研究,在19年底在歐洲去搭載整車在調(diào)試,他們也有整車的控制控制算法。


4.特斯拉:有在研究的,Model s plaid三電機(jī)版本、后驅(qū)用的是輪邊,前驅(qū)用的是直流驅(qū)動。電子差速跟轉(zhuǎn)向要做協(xié)調(diào)的,理論上如果要把前面放輪邊電機(jī)、轉(zhuǎn)向的整個控制的難度是增加的。所以是后驅(qū)用輪邊。


5.大眾:也有一款車是純電的,后驅(qū)用的是輪邊,前驅(qū)用的是直流驅(qū)動。相當(dāng)于雙電機(jī)方案。


三電零部件做輪邊電機(jī)的難度:


1.邏輯上:適用的一個范圍是d級車、價格不會低、涉及到客戶定義的問題,所以整車廠推動比零部件推動邏輯更順


2.零部件技術(shù):集成度比較高、必須掌握三電核心技術(shù):


1)功率方面包括碳化硅電控、igbt的開關(guān)頻率大概在10k、碳化硅它可以用到20k開關(guān)頻率都可以甚至30k,開關(guān)頻率高之后瞬間電壓很高、涉及到電機(jī)的耐壓設(shè)計(jì);


2)>15000轉(zhuǎn)的高轉(zhuǎn)速電機(jī)、涉及動平衡、NVH、制造難度比較大;


3)大功率的總成需要大功率的放電電池可用、一般熱管理電池是3-5C、100度電就是500KW,但輪邊電機(jī)200*4=800KW,所以還需要8C高倍率電池、目前比較難做的(要降低電芯內(nèi)阻和熱管理)、如果能放200度電,放電倍率4C就行,這也是一個電池能量密度和放電倍率的平衡;


4)此外:軸承、冷卻潤滑、控制算法、EMS等。


比亞迪優(yōu)勢:


熱管理方面:第四代做混動的時候,就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了冷媒制冷電芯、也是效率最高的冷卻方式。


電池方面:混動車型前驅(qū)160KW電機(jī)、后驅(qū)200KW電機(jī),合計(jì)40度電對應(yīng)8C放電倍率,比亞迪比較擅長、之前用三元鋰電池的情況下,可以做到接近15c放電倍率,穩(wěn)定輸出基本上能達(dá)到12c。磷酸鐵鋰大概能做到8~10c、穩(wěn)定輸出在8c以上。


比亞迪兩種電池分類里,一種叫能量型,一種叫功率型。能量型即密度高、功率型是放電倍率很大、兩種電池的配方是不一樣的、功率型的成本會更高。


比亞迪仰望大概率是磷酸鐵鋰、錳鐵鋰應(yīng)該不太會,因?yàn)殄i鐵鋰的話價格會更高的。

應(yīng)用場景:


比亞迪的方案至少50萬的車才能實(shí)現(xiàn)該產(chǎn)品。特斯拉和大眾的一些方案有可能會前驅(qū)做集中驅(qū)動、后期做輪邊驅(qū)動,有可能做到30萬左右的車型里面。


仰望車型:


內(nèi)部代號是1234,1已經(jīng)發(fā)布的硬派越野,2和3屬于轎跑,4是屬于城市SUV。

參數(shù):續(xù)航在1000公里,零百加速目標(biāo)大概要做到2.9,最高車速可能要在260以上。


比亞迪內(nèi)部比較好的兩種專利布局,一個是u型布置的,一個是梯型布置的。


1.R1主要用的是梯型布置的:兩個變速箱放在中間,兩個電機(jī)放又放在兩個變速箱的旁邊,看起來就相當(dāng)于一個梯子、電控就放電機(jī)和減速箱的上面,高度就比較高,但是它因?yàn)檫@有個半軸直接從減速箱上引出來,總成高度會比較高,但是它在半軸的左右的兩個會比較長。它比較適合于越野車型,因?yàn)樵揭暗脑捤皇仟?dú)立懸掛的,它的上下的行程會比較大,所以它就適用于這種布置。


2.R2-R3總成的布置是U型的:兩個電機(jī)放中間,兩個面對面對著排著,左右就是一字?jǐn)[開,然后兩個變速器放在電機(jī)的兩邊,把電控放在U字的空間位置,電控就不用放在總成的上面,高度就可以把它壓下來,但是半軸就變短。他布置更緊湊,對轉(zhuǎn)彎時候、輪子的上下跳動要求沒那么高,再結(jié)合碳化硅高轉(zhuǎn)速,可以把功率密度做下來,布置進(jìn)去。


這兩種現(xiàn)在目前都是同時在開發(fā),而且基本上進(jìn)度都差不多。

來源:深圳市湖南大學(xué)校友會機(jī)械分會