今天主要關(guān)于分布式驅動(dòng)，輪轂輪邊技術(shù)的交流，今天分享關(guān)于輪轂電機產(chǎn)品，應用，產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展?！　?/p>

輪轂電機技術(shù)應用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展分析

　　根據相關(guān)產(chǎn)業(yè)報告，我國電機產(chǎn)量約占全球總產(chǎn)量的80%-90%，我國電機產(chǎn)業(yè)技術(shù)擁有良好的產(chǎn)業(yè)基礎，新能源汽車(chē)電機作為國家戰略產(chǎn)業(yè)核心零部件，發(fā)展到今天，目前我們國內永磁同步電機技術(shù)成為新能源車(chē)用電機的主要技術(shù)途徑。世界范圍內雖然有開(kāi)關(guān)磁組電機作為輪轂電機的一個(gè)選擇，但目前輪轂電機生產(chǎn)企業(yè)仍然選用永磁同步電機為主?！　?/p>

　　上圖為發(fā)改委公布的《戰略性新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)產(chǎn)品和服務(wù)指導目錄（2016版）》，文中提到新能源汽車(chē)作為國家支持的重點(diǎn)戰略發(fā)展行業(yè)，明確將輪轂電機和輪邊電機技術(shù)作為我國新能源汽車(chē)技術(shù)未來(lái)發(fā)展的核心，這一技術(shù)趨勢在行業(yè)內已達成一定的共識?！　?/p>

　　驅動(dòng)系統分類(lèi)中，集中式和分布式驅動(dòng)有著(zhù)顯著(zhù)的差別，就目前現狀而言，絕大多數驅動(dòng)仍然為集中式驅動(dòng)。

　　所謂分布式驅動(dòng)是動(dòng)力源多源，分布在輪端，從技術(shù)類(lèi)型上來(lái)說(shuō)分為輪邊驅動(dòng)和輪驅兩種方式，輪驅方式又可以分為又分為輪轂直驅和輪內+變速機構這兩種方式。主要應用PHEV和BEV車(chē)型上?！　?/p>

　　“太陽(yáng)底下，從來(lái)沒(méi)有新鮮事”?！?希羅多德，出自于《圣經(jīng) · 舊約》

　　最早的輪轂電機概念，保時(shí)捷先生在1900年左右提出，上圖實(shí)物在底特律的汽車(chē)博物館展覽。

　　隨著(zhù)第四次電動(dòng)汽車(chē)浪潮的來(lái)臨，整體產(chǎn)業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，發(fā)展和創(chuàng )新，輪轂電機的應用才真正進(jìn)入車(chē)型的開(kāi)發(fā)當中。從產(chǎn)業(yè)角度來(lái)說(shuō)，輪轂電機也并非一個(gè)全新的概念，從技術(shù)形態(tài)上來(lái)看，電摩的驅動(dòng)電機即是標準的輪轂電機，我們今天討論的輪轂電機是以汽車(chē)使用為基礎的?！　?/p>

　　高新科技即所謂的 “黑科技”實(shí)際上都是從國防軍工，航天這些特種應用過(guò)渡到民用領(lǐng)域，比如GPS導航技術(shù)，同樣的輪轂電機也是從高端的特種應用過(guò)渡到商用車(chē)市場(chǎng)未來(lái)發(fā)展到乘用車(chē)領(lǐng)域的。單純從技術(shù)角度來(lái)講，車(chē)輛未來(lái)的發(fā)展的未來(lái)，兩大主流趨勢是電氣化，和智能化。從驅動(dòng)系統來(lái)看，動(dòng)力理想上是來(lái)自輪端，也就是說(shuō)在需要的地方直接提供動(dòng)力。當然了磁懸浮汽車(chē)和飛行汽車(chē)不在討論范圍范圍內。

　　上圖依次為火星救援車(chē)，裝甲車(chē)，礦用車(chē)，客車(chē)，以及概念車(chē)使用輪轂電機的實(shí)例。同時(shí)奇點(diǎn)汽車(chē)創(chuàng )始人沈海寅先生也曾提出輪式機器人的設想?？偟膩?lái)說(shuō)，面向未來(lái)的概念設計已經(jīng)開(kāi)始采用輪轂電機或者說(shuō)分布式驅動(dòng)作為新的驅動(dòng)方式，其主要的原因，作為交通工具，理想的動(dòng)力來(lái)源來(lái)自輪端，目前隨著(zhù)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的革新與發(fā)展也使得輪轂電機進(jìn)入了實(shí)際應用的時(shí)代?！　?/p>

　　新能源客車(chē)一直是行業(yè)的新行者，新能源城市公交的電驅系統升級為分布式驅動(dòng)系統已經(jīng)成為一個(gè)不可逆的趨勢。目前在國外市場(chǎng)，e-Tranction公司在歐洲超過(guò)10個(gè)城市已經(jīng)投入商用公交車(chē)型，在國內，搭載分布式驅動(dòng)系統的比亞迪K9純電動(dòng)客車(chē)也已經(jīng)成功量產(chǎn)并運營(yíng)于國內多個(gè)城市。除此之外，長(cháng)江，中植等等車(chē)企也在推出分布式驅動(dòng)的項目，對于客車(chē)而言，高效率，輕量化，低地板應用是個(gè)升級換代的趨勢，而且大量的國內整車(chē)企業(yè)也積極推出相關(guān)車(chē)型?！　?/p>

　　接下來(lái)再看下輕型商用車(chē)和乘用車(chē)領(lǐng)域，目前，輪轂直驅技術(shù)已經(jīng)成為各大主機廠(chǎng)和新進(jìn)入者互聯(lián)網(wǎng)造車(chē)企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的焦點(diǎn)，輕型商用車(chē)和物流車(chē)領(lǐng)域，輪邊驅動(dòng)也在商業(yè)化方面加速發(fā)展。上圖依次為Protean基于Vauxhall Vivaro輕型商用車(chē)改裝的物流車(chē)，福特Fiesta純電動(dòng)技術(shù)示范樣車(chē)以及豐田自行開(kāi)發(fā)的Toyota ME.WE?！　?/p>

　　簡(jiǎn)單來(lái)講，汽車(chē)分布式驅動(dòng)系統對傳統驅動(dòng)系統是一種顛覆式創(chuàng )新，未來(lái)變速器，驅動(dòng)軸，差速器等都將不付需要，輪驅技術(shù)可以最大化簡(jiǎn)化驅動(dòng)總成結構和布置，從而提升整車(chē)驅動(dòng)效率。

　　目前有很多整車(chē)企業(yè)和輪轂電機企業(yè)聯(lián)合開(kāi)發(fā)樣車(chē)，雖然現在仍無(wú)法明確輪轂電機技術(shù)什么時(shí)候成熟，什么時(shí)候開(kāi)始配套，但就目前而言，將輪轂技術(shù)基于產(chǎn)業(yè)化方向的攻關(guān)和技術(shù)儲備是一個(gè)非常好的時(shí)機。

　　目前輪轂電機仍然存在很多挑戰，比如簧下質(zhì)量問(wèn)題，密封性問(wèn)題，可靠性問(wèn)題等。分布式驅動(dòng)輪轂電機標準要求是多方面的，懸掛，制動(dòng)，電力電子系統等是全套的規范，所以標準是來(lái)自全方面的標準要求，簡(jiǎn)而言之，要求很高。同時(shí)輪轂電機由于技術(shù)較新，目前全球范圍內還沒(méi)有形成現有的測試指標規范，部分規范也是根據輪轂電機所具有的技術(shù)特性和接合整車(chē)的應用環(huán)境而設定的。大家有興趣可以點(diǎn)擊文章末尾的“閱讀原文”觀(guān)看Proean公司官網(wǎng)公布的關(guān)于輪轂電機測試視頻?！　?/p>

　　“以現有的辦法是解決不了將來(lái)的問(wèn)題”。這個(gè)很值得大家思考未來(lái)的技術(shù)方向，我們應該持擁抱變革的態(tài)度。當然了，輪轂電機在整車(chē)應用中的挑戰更大。

　　由于輪驅系統的局限性簧下質(zhì)量增加對整車(chē)NVH的確存在影響，但相關(guān)論文已經(jīng)證明簧下質(zhì)量的增加對整車(chē)操控性能存在一定影響，但該影響通過(guò)調教整車(chē)的懸掛系統可達到與原車(chē)基本一樣的表現，而在商用車(chē)領(lǐng)域和特種車(chē)應用領(lǐng)域這些表現又是微乎其微的。

　　通過(guò)實(shí)踐，裝配輪轂電機的樣車(chē)和傳統汽車(chē)駕駛操控也基本一致，影響甚微。

　　整車(chē)控制尤其差速方面，針對電子差速控制，包括安全策略，國內國外都有相關(guān)技術(shù)積累，同時(shí)也做了大量的實(shí)車(chē)測試，這個(gè)問(wèn)題其實(shí)是完全可以解決的。而且親測樣車(chē)，對駕駛操控性影響微乎其微。

　　去年年底出臺的新一輪的新能源補貼政策，包括碳排放積分的制度，實(shí)際導向是整車(chē)和應用層面的節能減排，提倡的能效的提升以及整車(chē)的輕量化，拋開(kāi)智能駕駛不提的話(huà)，毫無(wú)疑問(wèn)這是整個(gè)行業(yè)努力的方向。分布式驅動(dòng)，輪轂電機是實(shí)現這一方向的趨勢之一?！　?/p>

　　行業(yè)內約定俗稱(chēng)的“三巨頭”，即Protean，Elaphe以及天海集團全資收購的e-Trantion。

　　目前亞太輪轂電機已經(jīng)在黑河完成實(shí)驗，雖然還在工程開(kāi)發(fā)階段，但Elaphe技術(shù)發(fā)展還是很快的。Protean已經(jīng)在天津投資建廠(chǎng)，具備小批量量產(chǎn)能力，有望成為乘用車(chē)領(lǐng)域最早實(shí)現量產(chǎn)的企業(yè)。

　　同時(shí)易侖動(dòng)力雖然較為年輕，但志于與輪轂電機行業(yè)同仁積極交流，共同成長(cháng)，一起推動(dòng)中國輪轂電機產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。

問(wèn)答環(huán)節

　　Q: 對于國內市場(chǎng)而言，輪轂電機的發(fā)展現狀和趨勢是什么？與國外方案(如福特已經(jīng)推出了的嘉年華輪轂電機樣車(chē))相比，主要的差距在哪里？技術(shù)突破口主要在哪些方面？

　　A:國內輪轂電機企業(yè)發(fā)展相對于比較滯后，技術(shù)突破口光從電機而言，低速大扭矩，能量密度，功率密度。整車(chē)應用角度，底盤(pán)懸掛，輪驅集成相對于國外的企業(yè)還存在一些差距。同時(shí)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)驗證方面，國內有很多企業(yè)包括易侖動(dòng)力雖然已經(jīng)做了很多工作，但與國外一些公司仍存在差距，但在不久的將來(lái)，相信我們可以迎頭趕上。

　　Q：制約輪轂電機發(fā)展的控制技術(shù)、工程化（精密制造方面）以及電磁噪聲問(wèn)題目前是否得到顯著(zhù)改善？電機的載荷譜是如何設計的？對鐵芯材料有何要求？使用哪種繞組？電機零部件加工工藝是否會(huì )發(fā)生變化？

　　A：雖然說(shuō)輪轂電機或輪邊電機和傳統驅動(dòng)電機特性有所差異，但采用的技術(shù)大致相同，控制技術(shù)和電磁技術(shù)不存在挑戰，工程化方面尤其涉及到精密制造方面的確存在挑戰。關(guān)于具體的設計參數，由于技術(shù)保密原因，暫不方便公開(kāi)，非常抱歉。

　　Q：就當前來(lái)看，國內采用輪轂電機方案的整車(chē)企業(yè)較少，未來(lái)隨著(zhù)新能源行業(yè)補貼下降，輪轂電機系統與傳統電機驅動(dòng)方案相比，有哪些優(yōu)劣勢（成本、傳動(dòng)效率方面）？目前整車(chē)企業(yè)對于輪轂電機方案的態(tài)度怎樣？整車(chē)企業(yè)對輪轂電機有哪些技術(shù)、壽命等參數要求？目前輪轂電機冷卻方案主要是水冷還是風(fēng)冷，考慮因素有哪些？

　　A：成本是制約產(chǎn)業(yè)化的重要因素，但比較成本是在同樣的規模效應而言，在同等技術(shù)的條件下，分布式驅動(dòng)小批量生產(chǎn)的成本大概是集中式驅動(dòng)的150%，達到規模產(chǎn)業(yè)化，成本大概是集中式驅動(dòng)的120%。同樣的我們也不應該忽視分布式驅動(dòng)輪轂電機在駕駛特性，乘客空間，載貨空間等的提升上帶來(lái)的客戶(hù)價(jià)值的提升，已知在公交領(lǐng)域內，基于整車(chē)全生命周期來(lái)看，分布式驅動(dòng)比傳統集中式驅動(dòng)成本降低10%左右。主機廠(chǎng)對于輪轂電機現在持一個(gè)擁抱的態(tài)度，積極開(kāi)始作為技術(shù)儲備。風(fēng)冷和水冷考慮功率使用情況，風(fēng)冷成本比水冷成本更低，對于大功率冷卻方式采用水冷，甚至采用油冷。

　　Q：對于分布式驅動(dòng)技術(shù)，在實(shí)驗室如何開(kāi)展帶載的振動(dòng)實(shí)驗，與傳統汽車(chē)振動(dòng)實(shí)驗相比，有哪些難點(diǎn)？

　　A：關(guān)于實(shí)驗方面，更建議大家觀(guān)看Protean相開(kāi)的有關(guān)視頻，和傳統汽車(chē)相比，如果單從震動(dòng)和沖擊而言，并沒(méi)有太多的區別。

　　Q：相對于傳統汽車(chē)，輪轂電機車(chē)型輪胎壽命如何？如果單個(gè)電機出現故障，怎么解決？

A：隨著(zhù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，輪轂電機對于輪胎和傳統汽車(chē)沒(méi)有特別的要求；單個(gè)電機出現故障是個(gè)整車(chē)安全的問(wèn)題，對于輪轂電機來(lái)說(shuō)未來(lái)也是ISO26262整個(gè)的體系規范，典型工況分為兩種，一是高速情況下電機失效，等同于爆胎，通過(guò)整車(chē)相關(guān)控制器協(xié)助駕駛員做出判斷，避免事故的發(fā)生。一般工況下，假如在兩驅情況下，一邊輪轂電機失效，結合轉向等技術(shù)糾偏，在技術(shù)上而言是可以達到的。

責任編輯：新鄉德誠振動(dòng)電機廠(chǎng)家

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