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IAV轮毂驱动与中央驱动的技术对比分析

3小时前浏览15

1. 研究背景与目标

随着电动汽车技术发展,轮毂驱动(Wheel Hub Drive)因其空间布局灵活性和潜在效率优势受到关注。本研究以紧凑级电动车型(续航500km,后轮驱动)为参考对象,系统对比轮毂驱动与中央驱动(Central Drive)在安装空间、能耗表现及全生命周期成本方面的差异,旨在为动力总成设计提供数据支撑。

2. 轮毂驱动系统分类与特性

2.1 定义与类型

  • 集成式轮毂驱动单元

    • 包含电机(EM)、变速箱、制动器、逆变器(INV),保留传统转向与底盘结构。
  • 独立轮毂驱动单元

    • 支持轮端独立转向(最大转向角可达90°),适用于自动驾驶与商用车特殊场景。


2.2 潜在优势与挑战

  • 优势

    • 节省中央驱动桥空间(约35-45升);
    • 降低机械传动损耗(无差速器、传动轴);
    • 模块化设计(Plug-and-Play)。
  • 挑战

    • 系统成本较高;
    • 传统车型难以充分发挥功能优势。

3. 研究方法与参数设置

3.1 动力总成综合流程

通过自动化工具生成并评估3,160种中央驱动与33种轮毂驱动变体,流程包括:

  1. 系统生成

    调整电机类型、变速箱速比等参数;  
  2. 系统分析


     
    • 循环工况模拟

      (WLTC标准);  
    • 性能验证

      (加速/爬坡);  
    • 成本计算

      (含电池与动力总成);  
  3. 系统评估

    基于加权因子(能耗40%、成本60%)筛选最优方案。  

3.2 关键参数

类别中央驱动轮毂驱动
电机类型
永磁同步电机(内转子)    
轴向磁通(DRSS)或径向双转子电机    
变速箱
单速(速比6-14)    
无变速箱(直驱)    
逆变器
SiC基    
SiC基    
车辆参数
整备质量1925kg,19英寸轮圈    
同左    

4. 关键对比结果

4.1 安装空间优化潜力

轮毂驱动可释放中央驱动桥区域35-45升空间,应用场景包括:

  • 方案1:兼容低体积能量密度电池

    电池技术      
    体积能量密度(Wh/L)      
    2024年成本基准      
    NMC/NCA      
    350      
    100%      
    LFP      
    220      
    84%      
    钠离子      
    160      
    58%      
    • 结论

      :BEV车型因电池容量需求大(65kWh),空间增益不足以支持技术切换;PHEV/HEV可能适用。  
  • 方案2:降低车身高度

    • 电池高度减少2cm → 横截面积缩小 → 风阻降低1.6%。

4.2 能耗与成本对比

4.2.1 WLTC工况能耗

驱动类型    
相对能耗(%)    
中央驱动(内转子)    
100%    
轮毂驱动(双转子)    
98%    
轮毂驱动(轴向磁通)    
105%    
  • 关键发现

    双转子电机因效率特性匹配循环需求,能耗表现最优。  

4.2.2 全生命周期成本(TCO)

情景    
中央驱动(基准)    
轮毂驱动(双转子)    
电池成本2024年
100%    
108%    
电池成本2027年
100%    
115%    
高能价地区(40欧分/kWh)
100%    
102%    

5. 核心结论

    • 2024年电池价格下降,轮毂驱动成本劣势显著;
    • 高能源价格(>40欧分/kWh)可部分抵消其成本劣势;
    • 电池价格下降(预期2027年LFP成本降至60%)将扩大中央驱动优势。

在特定条件下,轮毂驱动系统可在成本方面与中央驱动系统相媲美,但仅限于高能耗地区。随着电池价格下降和能源成本降低,中央驱动系统将更具成本优势。随着技术进步和市场需求变化,轮毂驱动和中央驱动系统都将不断发展。汽车制造商需根据自身需求和市场趋势,选择最适合的动力总成方案。

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来源:电动新视界
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首次发布时间:2025-03-14
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