新的规则

燃油经济性规定2015年车辆要达到35.5英里/加仑,到2025年要达到54.5英里/加仑,全球的排放法规变得越来越严格。
人们只能在昂贵的或者复杂的混合动力系统中进行选择。
工程资源与工程预算只会越来越稀缺。

无论您是在工程,先进技术,商业车队或者是任何相关的领域,如果您希望改善车辆的燃油经济性,您无疑会听到关于轮内电机或轮毂电机的某些信息。

当然,现在所描述的轮毂电机系统并不能准确的概括Protean Drive™驱动系统。那是因为迄今为止轮毂电机的应用方案并没有为现今的燃油经济性,车辆操控性,车辆整体性能以及耐久性做好准备。这导致许多工程与技术人员错过了接触这项技术的机会并最终导致这项技术实路运用的推迟。

但是我们希望您能重新考虑轮毂电机技术

历史回顾

每个车轮配备单独轮毂电机驱动车辆的概念并不是一个全新的想法。早在1900年的巴黎世博会,System Lohner-Porsche电动车首次面向公众展示。这款车是由保时捷公司的创始人费迪南德保时捷设计,这也是他在汽车行业第一份与JacabLohner合作的工作。System Lohner-Porsche是由两个轮毂电机驱动的电动车,这台车可以达到每小时35英里的速度,并且刷新了奥地利的多项汽车速度纪录。

由于这台车的成功,费尔南迪.保时捷将戴姆勒和Panhard的内燃机与发电机连接为轮毂电机提供电源。世界第一台串联混合动力汽车(SHEV)“System Mixt.”

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采用两个或者四个轮毂电机的保时捷纯电动或者串联式混合动力车打破了多项速度纪录,并最终让费尔南迪.保时捷以最佳奥地利汽车设计师的名义得到了1905年德国佩廷奖。右侧的图片展示了保时捷在那时期开发的汽车,轮毂电机可以清楚的看到被装配在车辆的前轮。

最终保时捷的轮毂电机方案以运用在超过200辆速递车的轮毂中作为收尾。保时捷所创造的纪录(从速度纪录,设计奖项和商务车的应用)最终导致保时捷先生能与梅赛德斯,大众公司合作以形成保时捷工程的架构组织(最终形成今天的保时捷汽车公司。)

在过去的110年中,轮毂电机被广泛的应用在不同的工业领域包括(采矿设备、土方工程设备、轨道车辆以及军事应用。)在二十一世纪的前十年,当纯电动汽车与燃料电池汽车重新进入了人们的视线,轮毂电机再次盛行。这是最近十年Protean Drive的轮毂电机设计(一种简洁的,能有效的实现燃油经济性与改善排放并增加车辆性能与可靠性的技术概念。)能重新进入汽车行业的缘由。

Protean Drive™是一种独一无二、能应用在各种技术需要中的专利系统。

设计

Protean轮毂电机从研发之初就是就是为车用轮毂所打造。早期的汽车制造商没有适合的选择方案而是直接选用工业电机修改后用于车轮。

通常的情况车用发动机的初衷是能够提供高转速与低扭矩(一台传统的轿车发动机的转速范围为3000-6000转)。减速箱用来降低转速并增加扭矩一适应车轮的输出需求。例如,当一台配备18英寸的车轮的汽车达到每小时75英里时他的转速是1000转。纯电动车与混合动力车使用与传统车同样的策略,高转速与低扭矩并通过一台减速箱来实现车轮低转速高扭矩的需求。

Protean Electric使用一种完全不同的策略来设计轮毂电机应用。Protean Drive™电机是一种低转速,高扭矩,直驱设计(不需要传统的减速箱)。扭矩是施加于半径处的力,为了能有效的增加扭矩,电机上决定扭矩的部件(线圈与磁性材料)需要尽可能向直接最大处移动。Protean Drive™电机是一种“由内而外”的设计,将磁性材料安装至定子外侧的转子上(取代了普通电机所使用的旋转中心轴)。

普通电机通常配有外部逆变器/电力电子元件箱,逆变器的尺寸和重量通常与电机本身的尺寸和重量相近,在有限的车辆空间内封装两个“箱子”(电机和逆变器)是有一定难度的。轮毂电机的一项主要优势在于:可以节省车辆的内部空间,从而提供更大的货物及行李装载空间和/或更多的蓄电池装载空间。如果轮毂电机需要在车辆内部安装单独的逆变器,此优势将不复存在。

Protean的外转子-内定子式设计在电机的内部预留了一个环形空间,用于装载电力电子元件/逆变器。普通的逆变器需要在高压时(数百伏)切换大电流(数百安培),这些大型、专业、昂贵的重型元件会产生大量热量,且通常需要单独的冷却系统。Protean采用的方法是使用几个较小的微型逆变器,每个逆变器可在数百伏电压时切换数十安培的电流。此种设计意味着,切换元件可以更小、更轻、更便宜、更接近现成的设计(无需改装),且占用更小的空间。

使用多个微型逆变器的理念所提供的灵活性不仅意味着可以将微型逆变器封装在Protean Drive™电机内部独立的“环形”空间内,而且还可以全面节省空间。如果其中一个子电机发生故障(例如在配有8个子电机的Protean Drive™电机中),另外7个/共8个电机仍以其最佳性能工作(与只配有一个单独逆变器的普通电机不同的是,任何一个逆变器发生故障时都不会影响整个电机的工作)。

Protean集成微型逆变器理念的另一大优势在于线圈和微型逆变器可以共享集成在电机中的同一液冷系统和散热器。Protean Drive™轮毂电机的低转速、高扭矩、直驱设计概念(配有集成的微型逆变器)不仅可以减小油电混合动力传动系统的尺寸/重量,而且能够简化车辆集成;Protean Drive™电机几乎可以安装在任何常规车辆上,无需改装动力系统。

簧下质量:

轮毂电机封装优势所面临的一项挑战在于将动力传动系统质量从簧载质量移到下簧质量时所需的平衡。通常,簧下质量增加时所面临的挑战在于,簧下质量/簧载质量的阈值,当超出阈值时,将很难控制车辆并影响驾乘体验。

莲花工程是汽车悬架及操控方面备受尊崇的权威公司之一,其利用几个典型的轮毂电机规格进行了一项研究,以验证这个观点。论文采用客观、主观及数字分析,调查了车辆簧下质量增加时所产生的影响。其调查结果表明,与汽车行业的普遍观点形成对照,簧下质量远称不上一个问题。研究还得出结论,通过已定义的开发技术可实现顶级的性能。欲获详情,请单击此处查看完整白皮书。

莲花工程的研究表明,当簧下质量明显增加时,驾驶员一般无法察觉这细微的增量。通过在产品开发周期内应用标准的工程工艺,即可轻松克服其变化及变化程度。此外,该研究还表明,对单个轮毂电机的控制能使车辆动力性、安全性、性能及操控性方面得到大幅改善。