輪轂電機將迎產(chǎn)業(yè)化“黃金期”

　　“輪轂電機產(chǎn)業(yè)化的黃金時期到來，獨角獸企業(yè)即將出現(xiàn)，會成為新能源汽車領(lǐng)域的先進(jìn)企業(yè)，也會為汽車行業(yè)技術(shù)的升級換代作出貢獻(xiàn)。”8月25日，在北京舉辦的輪轂電機技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展圓桌論壇上，被譽為“輪轂電機第一人”的天津天海同步集團(tuán)有限公司董事長呂超表示。

 

　　可助力實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)

 

　　據(jù)浙江大學(xué)能源工程學(xué)院動力機械及車輛工程研究所副所長朱紹鵬介紹，輪轂電機是一種將電機集成在車輪內(nèi)、能直接驅(qū)動車輪運行的電機，具備實現(xiàn)90°轉(zhuǎn)向、原地掉頭等操作的能力。相比于燃油車、新能源車由動力源經(jīng)過變速器和差速器等傳遞到車輪來驅(qū)動車輛，輪轂電機的驅(qū)動和反拖發(fā)電可以直接帶動車輪加減速，能量傳遞效率可提高10%以上，能進(jìn)一步增加電動車的續(xù)航里程。

 

　　另外，由于高度集成化，省去了中間占大體積的傳動機構(gòu)，節(jié)省了整個底盤的布置空間，乘客可以享受更大的車內(nèi)空間。此外，通過左右輪不同轉(zhuǎn)速，還可實現(xiàn)電子差速輔助轉(zhuǎn)向，減少轉(zhuǎn)彎半徑，或不同轉(zhuǎn)向角實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向，這對于需要增加系統(tǒng)冗余以確保安全的自動駕駛領(lǐng)域也很有幫助。

 

　　輪轂電機可以縮短傳動鏈，提高效率，減輕車重，可實現(xiàn)模塊化全平低底盤設(shè)計，即滑板底盤的不二選擇；提高車輛動力性，簡單線控可實現(xiàn)四驅(qū)、前驅(qū)、后驅(qū)等多種驅(qū)動形式；改善車輛動力學(xué)性能，通過輪轂電機分布式驅(qū)動控制，可實現(xiàn)電子差速、車身穩(wěn)定控制（驅(qū)動防滑、制動防抱死、直接橫擺力矩控制）等多種動力學(xué)控制功能；智能駕駛天然硬件載體，電機控制響應(yīng)是發(fā)動機的十幾倍，而多個輪轂電機形成的執(zhí)行冗余，可保證智能駕駛更高效更安全。

 

　　呂超以天津公交車燃料周期碳排放為例介紹道，輪轂電機公交車比中央電機公交車100km減少二氧化碳25.3kg，全壽命期（40萬km）可減少排放101476kg，可助力實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。

 

　　產(chǎn)業(yè)化還存在難點痛點

 

　　面向新能源汽車的下一代驅(qū)動系統(tǒng)研究是眾多院校研究的重點方向，北京航空航天大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院教授，院學(xué)術(shù)委員會主任徐向陽表示：“電機的諸多優(yōu)點使新能源汽車可以實現(xiàn)多電機驅(qū)動，多電機驅(qū)動為驅(qū)動系統(tǒng)構(gòu)型創(chuàng)新帶來了巨大的機遇，技術(shù)上，正在由發(fā)動機單一動力源驅(qū)動向電機多動力源驅(qū)動轉(zhuǎn)變，輪轂電機就是下一代驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)展的重要方向，基于輪轂電機的分布式驅(qū)動控制策略及關(guān)鍵技術(shù)仍然需要突破，其中包括分布式電驅(qū)動構(gòu)型與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、電驅(qū)動總成設(shè)計及效率優(yōu)化控制、車身姿態(tài)控制與多動力學(xué)間協(xié)調(diào)控制、電驅(qū)動車輛動力與能量控制策略研究。他認(rèn)為，目前國內(nèi)整車企業(yè)主要持跟隨觀念，企業(yè)不愿意嘗試新的技術(shù)，主要考慮是成本問題”，他迫切希望行業(yè)中能有企業(yè)突破這一禁錮思想。“真正能推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展的背后是技術(shù)，輪轂電機和電池一樣，是改變行業(yè)的重大變革性技術(shù)，技術(shù)與社會的智能化發(fā)展是輪轂電機實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的前提，讓輪轂電機可以大行其道。”

 

　　目前，輪轂電機的產(chǎn)業(yè)化確實還存在一些難點。首先輪轂電機對電機的耐用性、可靠性提出了很大的挑戰(zhàn)，尤其是熱管理和防水密封方面需要相關(guān)的技術(shù)研發(fā)和驗證。同時輪轂電機還會增加簧下質(zhì)量，影響車輛的舒適性和操控性，需要重新考慮車輛的底盤設(shè)計，并充分應(yīng)用主動懸架技術(shù)加以克服。此外，輪轂電機的分布式驅(qū)動控制算法，也需要實測海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代。

 

　　朱紹鵬認(rèn)為，發(fā)展輪轂電機技術(shù)中最大的挑戰(zhàn)是在千差萬別的工況下，分布式驅(qū)動的有效性和可靠性，這是整個產(chǎn)業(yè)鏈需要共同去解決的。

 

　　北京海納川汽車部件股份有限公司技術(shù)中心主任宮雨提出：“由于應(yīng)用場景變化，輪轂電機會直接面對地表感受，對于整車車身結(jié)構(gòu)帶來巨大挑戰(zhàn)，需要控制輪轂電機的體積，注意冷卻潤滑系統(tǒng)的使用，此外控制成本也很重要。”

 

　　北京理工大學(xué)機械與車輛學(xué)院黨委書記席軍強認(rèn)為，應(yīng)用輪轂電機，從硬件的角度是簡化了，最終的驅(qū)動力直接用在了輪端，帶來了顛覆性的駕駛體驗，總體的可靠性提升了。同時軟件的復(fù)雜度也提升了，在對開路面上附著力不一樣，而輪轂電機可以輕松應(yīng)對，達(dá)到更好的性能，企業(yè)應(yīng)在系統(tǒng)上下功夫，滑板底盤就是一個典型的應(yīng)用。

 

　　中國汽車自動變速器創(chuàng)新聯(lián)盟秘書長李盛其表示，理論上輪轂電機確實可以實現(xiàn)多種驅(qū)動方式和多種動力學(xué)功能，但其最核心的前提是分布式驅(qū)動控制算法足夠優(yōu)秀，而現(xiàn)實的行駛路況又無限復(fù)雜，這需要海量的數(shù)據(jù)和漫長的研發(fā)才能實現(xiàn)，這也是其最核心的難點所在。

 

　　商用車將先產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

 

　　對于未來輪轂電機的產(chǎn)業(yè)化運用，呂超表示，商用車領(lǐng)域?qū)⑹锹氏葢?yīng)用的主要場景，已經(jīng)在客車、礦車等領(lǐng)域進(jìn)行了一些應(yīng)用實踐，在乘用車領(lǐng)域主要瞄準(zhǔn)的是高端乘用車市場，既能夠承受當(dāng)前輪轂電機的高定價，也能為車型帶來差異化功能。從目前各家輪轂電機企業(yè)開發(fā)應(yīng)用的進(jìn)度來看，2025年有望成為輪轂電機乘用車車型量產(chǎn)落地的爆發(fā)點。

 

　　呂超對輪轂電機的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展充滿信心，他認(rèn)為，沒有解決不了的問題———輪轂電機制造成本高的問題，可通過國產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；⑦M(jìn)得到解決；主機廠對輪轂電機電力電子架構(gòu)和智能控制系統(tǒng)的認(rèn)識和應(yīng)用研發(fā)能力不足的問題，可通過產(chǎn)學(xué)研用大協(xié)作、組建產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新聯(lián)盟來解決；市場對輪轂電機先期應(yīng)用的大力宣傳引導(dǎo)力度不夠的問題，國家的政策支持才是最好的輿論導(dǎo)向。

 

　　汽車電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化、低碳化，為輪轂電機技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化提供了廣闊的發(fā)展空間。一個即將形成的萬億市場，必將帶來人才的聚集、主機廠的競逐和資金的熱捧。