丰田瞄准顶级EV

1 丰田瞄准顶级丰田瞄准顶级 EV 试制轮内马达 试制轮内马达 2010 06 22 00 00 轮内马达 In wheel Motor IWM 是指将马达内置于车轮的轮毂内 在 2010 年 5 月 19 21 日举办的 汽车 技术会 2010 春季大会 以 及 人与汽车技术展 2010 上 旨在实现 IWM 实用 化的发布及展示络绎不绝 由于采用 IWM 后可 省去驱动力传导机构等 有望提升驱动效率以及扩 大车厢内空间 而且 由 于可独立控制各车轮 车 辆的控制性也将提高 IWM 被称为 电动汽车 EV 的顶峰 IWM 实用化面临的难 题还相当多 比如 随着 弹簧下重量 增加而产生的乘坐舒适度下降 追加马达导致设计元素与普通车辆迥然不同的 兼容性下降 以及可靠性及安全性的确立等等 此次 展会上出现了抑制重量增加的轻量 化以及改善兼容性之类旨在解决上述难题的信息发布及产品展示 弹簧下重量 在汽车上 通过悬挂系统的弹簧来支撑车体及车轮 弹簧下重量专指车轮一 侧的重量 不仅包括车轮 还包括轮毂以及制动钳等 丰田试制的 IWM 的构成 转载自汽车技术会 2010 春季大会学 术演讲会预览集 No 28 10 2 图 1 将重量增幅控制在 23 丰田试制出了车辆兼容性更高的 IWM a 与改造前 的车辆相比 弹簧下重量仅增加 23 b b 是本刊根据该公司的演讲制作而成 不改变悬挂系统形式即可安装不改变悬挂系统形式即可安装 丰田试制出了既可实现轻量化又能提高兼容性的 IWM 并在汽车技术会上作了 2 项信 息发布 图 1 轻量化是通过马达的小型化 以及修改扭矩传导部件的设计减轻其重量实现的 与普 通车辆相比 将弹簧下重量的增幅控制在了 23 通常采用 IWM 时 会有 2 倍左右的增 长 马达的小型化方面 采用了减速机构 这与 普锐斯 的马达小型化方法相同 通过将 减速机构配置在马达与车轮之间 减小了车轮驱动所必需的扭矩 因而可使用小型马达 虽说是小型马达 但输出功率足够高 丰田底盘开发部底盘先行开发室主任村田智史表示 马达的输出功率密度在近 10 年间增长了 10 倍 小马达也可获得大扭矩 这促进了此次 的开发 不过 减速机构的减速比被控制在 8 5 这是因为 如果减速比较大 则减速机 构也将增大 会抵消掉马达小型化的效果 此次 IWM 的另一个特点 兼容性的提高指的是 即使不变更普通车辆所采用的悬挂 系统形式 也能配备 IWM 3 这是通过移动马达的功率输出轴与连接车轮的功率输出轴实现的 制动钳 Brake Caliper 及悬挂系统的支撑位置可保持与普通车辆相同 为了实现这一点 采用了 2 种减 速机构 在马达的功率输出之后紧接着设置反转齿轮 Counter Gear 将功率输出轴移 向车轮轴之后 通过行星齿轮进行减速 借此驱动车轮 采用空冷实现轻量化采用空冷实现轻量化 NTN 与丰田一样 此次也展出了实现了轻量化的 IWM 开发品 图 2 该公司将马达 的冷却方式从以往的水冷改为空冷 通过削减水冷用部件等 使重量与以往的开发品相比 减少了约 30 由于改成了空冷 从而提高了马达的驱动效率 减少了发热量 该公司称 驱动效率 的提高 是通过采用新开发的旋转角传感器 以及改进马达构造从而实现的 旋转角传感 器采用在圆盘外侧植入许多磁铁的方式 检测精度达到 0 4 度 以往产品中采用的 Resolver 旋转角传感器的一种 的精度为 0 5 度 通过提高检测精度 可减少流入马达 的控制电流量 从而提高了驱动效率 马达构造方面 修改了定子 Stator 和转子的绕 线及磁铁的形状等 3 html 4 图 2 出于对未来的危机感 部件厂商也尝试开发 IWM NTN 开发出了重量减少约 30 的 IWM a 通过采用新开发的磁力旋转角传感器等 提高了马达的效率 由此制造出此次 的开发品 b 减速机构的减速比为 11 相当大 图 3 东芝正在开发 EV 用微控制器东芝正面向 EV 用途开发内置 RDC 马达控制单元实现 了硬连线 Hardwired 化的微控制器 此外 展会上东芝还展示了与可简化 EV 用马达的控制设计的 MCU 相关的内容 图 3 这种 MCU 的特点是 嵌入了 Resolver 的信号处理单元 RDC 此前 RDC 通常采 用外设方式 这是因为 Resolver 的输出功率的型号间差异以及个体差异等较大 很难进 行调整 开发中的 MCU 将配备自动调整每个个体的输出功率的功能 东芝表示 嵌入了 RDC 的车载用 MCU 仅此一种 计划 2010 年度底提供样品 记者 清水 直茂 5 视频视频 丰田助行机器人丰田助行机器人 Winglet 采用轮内马达驱动采用轮内马达驱动 2008 08 06 09 16 丰田汽车于 2008 年 8 月 1 日发布了新型个人助行机器人 站乘型助行机器人 Winglet 驱动系统采用组合了行星齿轮构造的轮内马达 该机器人只凭 2 个车轮 通过控制倒立振子使其保持直立状态来保持机器人整体的平 衡 倒立振子所起的作用就好像把 笤帚 等直立着放在手上 为了不让笤帚倒下 需要手 前后移动以保持平衡一样 图 1 采用轮内马达 6 图 2 电装单元安装在中央部分 图 3 Type L 的方向盘 左侧的滑动开关用于转弯时 圆形开关为从机器人上下来时使用 7 可让机器人稍向后倾 方便下车 该机器人是通过让左右 2 轮的马达前进 后退来控制机器人不倒的 左右轮各有一个 轮内马达 马达为 DC 无刷马达 组合使用了行星齿轮式减速装置 此次 丰田没有公布 马达的功率 减速比和马达所使用的锂离子充电电池 电源 的容量 为使机器人前进 需要身体重心前倾 但如果只是重心前移人就会向前摔倒 所以通 过驱动马达让机器人前进就可以保持人体的平衡 而让机器人停止时需要人身体重心后倾 这样 即使不使用摩擦车闸 也可减弱马达的转动力度 让机器人停下来 转弯操作也基本通过重心移动来实现 左右移动直立于机器人中央的方向盘和操控杆 角度传感器就可检测出转弯的意向 并通过控制左右车轮的转速进行转弯 另外 如果把 重心放到一条腿上 操控杆也会倾斜 这样可实现转弯 此外 对于配备有转向系统的 Type L 机器人 其方向盘的左上侧有滑动开关 通过操作开关也可实现转弯 此次开发的机器人 轮距为 36