Otomotiv endüstrisini alt üst edecek bir sonraki teknoloji? Tekerlek göbeği motorunun geçmişi ve bugünü hakkında konuşun | derinlik
Lei Feng net basın: Yazar Richard şu anda yeni bir enerji otomobili şirketinde çalışıyor. İlgilenen öğrenciler kişisel resmi hesabına geçebilir: arabalar hakkında konuşun. Bu makale Leifeng.com tarafından yayınlama yetkisine sahiptir.
Giriş
Otomobillerin yeni enerjisi ile otomobillerin yapısı daha basit hale geldi, o kadar basit hale geldi ki, geleneksel motorların yerini yalnızca akü paketleri ve motorlar alabilir. Bununla birlikte, debriyaj ve şanzımanın basitleştirilmiş yapısına ek olarak, şanzıman sistemi, özellikle dört tekerlekten çekişli araçlar için hala çok karmaşıktır.
Ancak tüm iletim sistemlerini ortadan kaldırabilecek bir teknoloji var, inanabiliyor musunuz?
Doğru, bu göbek motoru!
Göbek motor tanımı
Geleneksel elektrikli araçların şanzıman şeması, motorun çıkış torkunu şanzıman ve diferansiyel yoluyla tekerleklere aktarmaktır.
Geleneksel elektrikli araç şanzıman şeması
Bazı çocuk ayakkabıları, motorun doğrudan tekerleğe takılması neden bu kadar karmaşık olduğunu söyleyebilir mi?
Bingo! Hub Motor teknolojisi, motoru tekerlek göbeğine yerleştirmek ve herhangi bir mekanik şanzıman olmadan doğrudan tekerleği sürmektir. Bu kadar basit ve kaba!
Protean hub motor patlatılmış görünümü
Göbek motorlarının avantajları
Tekerlek içi motor, motoru poyraya entegre ederek son derece entegre edilmiştir ve aşağıdaki avantajlara sahiptir:
-
yüksek verim
Geleneksel iletim sisteminin yapısının karmaşıklığından dolayı, her iletim düzeyi iletim verimliliği kaybına sahiptir ve genel iletim verimliliğindeki kayıp hala çok büyüktür. Göbek motoru doğrudan tekerlekleri tahrik ederek iletim yolunda verimlilik kaybını önler, verimliliği artırır ve enerji tasarrufu sağlar. Veriler, geleneksel şanzıman sistemiyle karşılaştırıldığında, tekerlek içi motorun verimliliği yaklaşık% 8 ~% 15 artırabildiğini göstermektedir.
Elektrikli araçlar için verimlilik artışı, seyir menzilini daha da artırabilir. Veya sürekli kilometreyi değiştirmeden tutun ve pili küçültün. Ayrıca göbek motoru sıradan göbeğe göre daha ağır olmasına rağmen yine de aracın ağırlığını azaltmaktadır. Elektrikli araçlar için ağırlık azaltma, dayanıklılığın artması anlamına gelir ve pil daha küçük hale getirilebilir.
-
Uzay düzeni
Yüksek entegrasyon seviyesi nedeniyle, orta kısımda, ön kabinin yerleşim alanını ve dört tekerlekten çekişli aracın arka koltuklarının çıkıntısını koruyabilen, yolcular daha geniş bir iç mekanın tadını çıkarabilecekleri büyük bir aktarma mekanizması çıkarılmıştır. Yukarıdaki şanzımana artık ihtiyaç kalmadı ve ön bölmenin saniyeler içinde bagaj bölmesine dönüşmesi hayal değil. Yerdeki "gizemli çıkıntı", arkadan çekişten sonra kaybolur ve bu da onu koparmayı daha kolay hale getirir.
-
Kullanışlı kontrol
Motor doğrudan tekerleği tahrik ettiğinden, MCU (motor kontrolörü) tek bir komutla tekerleğin hızını ve torkunu doğrudan kontrol edebilir (ve doğruluk çok yüksektir), bu da çok karmaşık kontrolü kolayca gerçekleştirebilir. Örneğin, diferansiyel direksiyon, farklı hızlarla veya hatta sol ve sağ tekerleklerin ters dönüşüyle elde edilebilir, bu da aracın dönüş yarıçapını büyük ölçüde azaltabilir ve hatta yerinde direksiyonu sağlayabilir (ancak lastikler nispeten aşınır). Ek olarak, dört teker göbeği motorları ile donatılmış araçlar için, daha yüksek seviyede fren enerjisi geri kazanımı ve kullanımı elde etmek daha kolaydır. Teorik olarak, tekerlek içi motorun torku yeterince büyükse, frenleme enerjisinin% 100'ü geri kazanılabilir, ancak bu, pil takımının şarj gücü ile sınırlıdır.
-
maliyet
Teorik olarak karmaşık aktarım mekanizması kurtarıldığı için mekanizma daha basittir ve daha az parça vardır ve tüm aracın maliyeti düşecektir. Ancak, tekerlek içi motorların sanayileşmesi yeterli olmaktan uzak olduğundan ve teknoloji birkaç şirket tarafından tekelleştirildiği için, tekerlek içi motorların maliyeti hala yüksek. Ancak, tekerlek içi motorların beklentileri büyük otomobil şirketleri hakkında iyimser olduğundan ve sanayileşme adım adım gerçekleştirildiğinden, avantajların bu kısmı kademeli olarak yansıtılacaktır.
-
Modüler
Tekerlek içi motorun yüksek entegrasyonu nedeniyle, tekerlek içi motor teorik olarak yalnızca tekerleğin boyutuyla ilgilidir, bu nedenle modülerleştirmek, tekrarlanan geliştirmelerden kaçınmak daha kolaydır ve yeni modellerin geliştirme döngüsünü ve geliştirme maliyetini kısaltabilir.
Göbek motorlarının dezavantajları ve zorlukları
Tekerlek içi motorların da bazı eksiklikleri vardır ve bazı zorluklarla karşılaşırlar.
-
Yaysız kütle artışı
Yaysız kütledeki artışın yol tutuş performansı üzerindeki etkisi esas olarak aşağıdakilere yansır:
Engebeli yol koşullarında süspansiyon tepkisi yavaşlayacak
Artan göbek dönüşü hızlanma yanıtını yavaşlatır
Birincisi, sıradan aile arabaları çok hassas değil, üst düzey araçlar için süspansiyon yapısı optimize edilerek iyileştirilebilir. İkinci noktaya gelince, motorun kendisinin düşük dönüş ve yüksek tork özellikleri bunu telafi edebilir.
-
Darbeye, suya ve toza dayanıklılık zorluğu
Motor tekerlek göbeğine yerleştirildiği için, çalışma ortamı çok daha serttir ve motorun kendisi daha hassastır, bu nedenle su geçirmez, toz geçirmez ve darbeye dayanıklı tasarım gereksinimleri çok yüksektir.
-
Soğutma / ısıtma zorlukları
Isının yayılmasının nedeni, biri motor çalışırken ısı üretmesi, diğeri ise mekanik frenleme sırasında büyük miktarda ısı üretmesidir.
Soru:% 100 frenleme enerjisi geri kazanımı sağlayabilen göbek motoru değil mi? Mekanik fren yapısını neden iptal etmiyorsunuz?
Cevap: Teorik olarak% 100 fren enerjisi geri kazanımı sağlanabilse de, pratikte geleneksel frenleme yapısı ortadan kaldırılamaz.
Şöyle nedenleri vardır:
Tekerlek içi motorun frenleme torku, acil frenleme ihtiyaçlarını karşılayamaz.Spor arabanın sürüş ivmesi çok etkileyici olan 0,5 g'ye ulaşabilir ve acil frenleme sırasındaki yavaşlama 0,9 g ~ 1,1 g'a kolayca ulaşabilir. Bu nedenle, tekerlek içi motorun sağladığı frenleme torku yeterli olmaktan uzaktır.
Frenleme enerjisi geri kazanımı bataryanın SOC'sine (Şarj Durumu, yani kalan güç seviyesi) tabidir Batarya gücü dolmaya yakın olduğunda, genel kontrol mantığında enerji geri kazanımı gerçekleştirilmez. Kontrol mantığı tam şarj olduğunda enerji geri kazanımı gerçekleştirebilse bile, motor arızalandığında aracın güvenliğini sağlamak için geleneksel mekanik frenleme yapısı hala gereklidir.
Mekanik frenleme sırasında, prensibin özü, mekanik enerjinin ısı enerjisine dönüştürülmesidir, bu da anında büyük miktarda ısı üretecek ve kısa sürede (sürekli frenleme sırasında 300 dereceye kadar) çevre sıcaklığında büyük ölçekli bir artışa neden olacaktır. Motorun kalıcı mıknatısı sıcaklığa karşı çok hassastır.Sıcaklık çok yüksekse, mıknatıslanmaya neden olur, bu da motora zarar verir.Genel olarak, tekerlek içi motor, motoru korumak için su soğutması kullanır.
Ek olarak, sıcaklıktaki artış, fren performansının termal olarak düşmesine de neden olacaktır. Göbek motorunun yapısı nedeniyle, göbek motorunun ısı yayma etkisi, geleneksel göbek kadar iyi değildir ve bu, fren sisteminin tasarımına zorluk çıkarır.
Ancak bunu söyledikten sonra, tekerlek göbeği motorunun kapalı jant şekli, havanın gövdeden daha düzgün geçmesine izin verir ve böylece rüzgar direncini en aza indirir.
Jant şeklinin sürtünme katsayısı üzerindeki etkisinin şematik diyagramı
Genel olarak, bir aracın jantı ısı dağılımını dikkate alır ve jant telleri arasındaki boşluk büyüktür ve şekil Jiang Teyze'dir (aşağıdaki resme bakın).
Sıradan tekerleklerin jant şekli
Rüzgar direncini azaltmak için BMW i3'ün jant şekli teyzeye aittir.
BMW i3 tekerlek stili
0.19 cd sürükleme katsayısına sahip Mercedes-Benz IAA konsept otomobilinin ultra düşük sürtünme katsayısı, jantlar Auntie Jiang tarafından şekillendirildi.
Mercedes-Benz IAA Concept Jant Modellemesi
Pekala, tekerlek göbeği motor yapısının jant şekli şuna benziyor.
Protean hub motor jant modellemesi
Tekerlek içi motorların geliştirme durumu
Uluslararası devlerin sonuçları
2013 yılında, Ford ve otomobil parçaları üreticisi Schaeffler ortaklaşa, tekerlekten çekişli motor teknolojisi ile donatılmış bir arkadan çekişli karnaval geliştirdi. Karnavalda kullanılan poyra motoru, birim başına 53 kilogram ağırlığındadır ve bu, geleneksel tekerlek cihazlarının ağırlığından çok daha yüksektir.
Schaeffler'in tekerlek içi motoru su soğutmalı tasarımı benimser. Tek bir motorun maksimum gücü 40 kilovattır (54 beygir gücü) ve motorun ortalama çıkış gücü 33 kilovattır. İki motorun maksimum gücü yaklaşık 109 beygir gücü olan 80 kilovattır (40 × 2). Sürekli çıkış sırasında ortalama güç 66 kW (33 × 2) olup 90 beygir gücüdür ve çıkış torku 700 Nm'ye ulaşabilir.
Şu anda, dünyadaki tanınmış tekerlek içi motor üreticileri arasında British Protean Motor Company, Canadian TM4 Company, ünlü lastik üreticisi Michelin ve Japon Bridgestone Company bulunmaktadır.
Bunlar arasında, British Protean Motor Company, tekerlek içi motorların geliştirilmesi ve üretiminde uzmanlaşmış bir şirkettir. Onun ürettiği tekerlek içi motor, 75kW'lık bir tepe gücü ve 36kg'lık bir kütle ile 1250NM'lik bir tepe torku elde edebilir. 18 inç veya daha büyük çaplı tekerleklere monte edilebilir ve fren enerjisinin% 85'ine kadar geri kazanabilir.
Protean'ın, Ford F150-EV, Volvo C30 Serisi HEV, Vauxhall Vivaro kamyon, GAC Trumpchi mmpchiEV ve Mercedes-Benz merkezli dahil olmak üzere, tekerlek içi motorlarla donatılmış bir dizi prototip ve modifiye edilmiş model geliştirmek için bir dizi araç üreticisi ile işbirliği yaptığı anlaşılmaktadır. Dess-Benz E-Class BRABUS saf elektrikli ve hibrit modeller.
Yerli parça şirketlerinin düzeni
Wanan Technology ve Protean, tekerlek içi motor teknolojisinin stratejik dağıtımında öz sermaye işbirliğini paylaşıyor ve Çin'de tekerlek içi motor teknolojisinin uygulanmasını ve sanayileşmesini hızlandırmak için 16 inç tekerlek içi tekerlek içi motorlar geliştirmeyi planlıyor.
Asya-Pasifik hisseleri, Slovenya Wheel Motor Technology Company'ye hisse katılımı yoluyla 10 milyon euro yatırım yaptı ve şirketin hisselerinin% 20'sini oluşturdu. İki taraf, Çin'de ortak girişim şirketi hisselerinin% 51'ini Asya Pasifik hisselerini ve ortak girişim şirketinin hisselerinin% 49'unu AB şirketleri oluşturacak şekilde bir ortak girişim şirketi kurma konusunda anlaştı. Asya-Pasifik, Çin'de yerelleştirilmiş ürünler oluşturmak ve Çin'in yeni enerji otomobil endüstrisinin gelişimini teşvik etmek için AB Slovenya Hub Motor Technology Company teknolojisini kullanabilir.
sonuç olarak
Tekerlek içi motor, yüksek verimlilik ve yüksek entegrasyon avantajlarına sahip olduğundan, yeni enerji araçlarıyla çok uyumludur ve yeni enerji araçları alanında çok iyi gelişme beklentilerine sahiptir. Ancak tekerlek içi motorun artan yaysız kütlesinden dolayı aracın yol tutuş performansını etkileyecektir.Ayrıca su geçirmezlik, toz geçirmezlik, darbeye dayanıklılık ve ısı dağılımı açısından üstesinden gelinmesi gereken birçok zorluk vardır.
Kısacası, tekerlek içi motor henüz seri üretilmediğinden ve maliyeti yüksek kaldığından, popülerleşmesi biraz zaman alacaktır. Geleneksel otomobil şirketleri için gelenek her zaman şanzımanın şanzımana, sürücünün sürücüye ve şasinin şasiye ait olduğu şeklindedir, bunlar farklı parçalara aittir ve farklıdır. Yaygınlaştıktan sonra, iletim sistemi iptal edilecek ve sürücü ve şasi derinlemesine entegre edilecek, bu da geleneksel otomobil şirketlerinin organizasyon yapısı için çok büyük bir zorluk. Geleneksel otomobil şirketlerinin bu değişimi teşvik etme kararlılığı, güçlü bir adamınkinden daha az değildir.
Sürekli değişen dünyayla karşı karşıya kalan uzun tarih ve büyük ölçek, geleneksel otomobil şirketleri için bir yük. Prangalardan kurtulmanın ve hafifçe toplanma zamanı.
