随着能源的日渐紧张和对环境保护的日益迫切,日本精工株式会社(以下简称“NSK”)致力于研发满足电动汽车和混合动力汽车的创新产品。近期,NSK与东京大学大学院新领域创新科学研究科藤本博志副教授研究组、东洋电动机制造株式会社协力合作,成功研发出了世界上首次实车行驶中从道路向轮毂电动机(以下简称“IWM”)供电的新方式。与此同时,为了降低混合动力汽车的油耗,NSK华纳株式会社(以下简称“NWC”)也开发出了针对汽车动力传动系统的“摇杆式单向离合器”,帮助混合动力降低阻耗。
行驶中的供电
在地球暖化等环境问题下,汽车技术的发展日新月异,如节约能源技术、自动驾驶中以零交通事故为目标的安全技术等。在这种趋势下,NSK开始关注轮毂电动机这种新一代的驱动形式,并且进行了相关的技术创新开发。
图1 轮毂电动机的特点
IWM的特点是通过减少发动机等动力部件,实现汽车轻量化、控制单轮驱动力并扩大车内空间,进而提高汽车的环境性能、安全性能和舒适性能(见图1)。
然而,与燃油汽车等相比,电动汽车充电一次行驶的距离仍然过短,这是一个业界普遍面对的课题。为了解决这个问题,在不增加电动汽车搭载电池数量的前提下,NSK研发了从道路向行驶中的电动汽车进行无线供电的方式,即被世界所关注的“行驶中供电”的技术。
图2 行驶中供电的第2代无线轮毂电动机
图3 行驶中从道路向IWM 供电的概念
基于以上背景,NSK研究人员提出了新的行驶中供电的方式,即行驶中直接从道路向IWM供电,并且试验首次实车行驶成功(见图2、3)。
图4 偏轴减速机内置式轮毂轴承单元
IWM需在车轮附近有限的空间进行布局,因此必须兼顾充足的驱动性能和小型化,于是NSK开发了“偏轴减速机内置式轮毂轴承单元”(见图4)。该减速机构将电动机轴和车轮轴错开,确保驱动性能的减速比,同时实现了小型化。
摇杆式单向离合器
图5 摇杆式单向离合器
为了使汽车动力传动系统实行润滑油少油量化和降低阻耗,NWC开发了可在无润滑条件下使用、降低空转时阻耗的新构造机械式离合器——摇杆式单向离合器(见图5)。
图6 摇杆式单向离合器的测试结果
在混合动力汽车的EV模式下(电动模式)行驶时,摇杆式单向离合器可防止发动机逆转,使EV模式行驶性能最大化;在发动机模式下行驶时,空转时的阻耗可减少90%,从而降低了汽车油耗。此外,该离合器还有小型轻量化、冲击(间隙存在)的减小等优点(见图6)。
不仅如此,摇杆式单向离合器的出现,大大降低了混合动力汽车的油耗、EV模式下性能最大化,从而真正意义上实现了节约能源的愿景。
总结
针对电动汽车从道路向轮毂电动机供电新方式,NSK计划实现偏轴减速机内置式轮毂轴承单元、小型保持架、滚针轴承以及耐电蚀轴承等相关系列零部件的商品化,同时其他一些节能技术应用于汽车设计、制造等产品全生命周期中,并朝着多元化的趋势发展。
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