作為傳統(tǒng)燃油車最大的競爭對手——新能源汽車近幾年已經(jīng)成為汽車行業(yè)的翹楚,雖然它眾星捧月,但其中的核心技術(shù)(如電機(jī)驅(qū)動技術(shù)、輕量化技術(shù)、動力總成的模塊化等等)還存在許多不足,未來的提升之路還很漫長。
1 輪轂電機(jī)的優(yōu)勢明顯 市場前景廣
輪轂電機(jī)簡單理解就是將集成了減速器的電機(jī)總成直接布置在輪轂中,由4個輪邊電機(jī)直接驅(qū)動4個車輪,從而最大限度的簡化電動車輛的零部件組成,直接提高傳動效率,減少不必要的能量損耗。
由此可見,輪轂電機(jī)的應(yīng)用前景非常廣闊,它具備以下幾點(diǎn)優(yōu)勢:第一,能耗低且高效節(jié)能。因輪轂電機(jī)省去了離合器、變速器等裝置,傳動效率得到大幅提升。就目前發(fā)展趨勢來說,新能源車主要通過電力驅(qū)動,輪轂電機(jī)完全可作為主要驅(qū)動力;而對混合動力車型來說,輪轂電機(jī)又可充當(dāng)起步和急加速的補(bǔ)充動力,可減少30%的燃油消耗,同時又能實(shí)現(xiàn)80%的制動能量回收,提高車的續(xù)航里程。
第二,集成化且輕量化。輪轂電機(jī)將動力、傳動、制動整合于輪轂內(nèi),底盤結(jié)構(gòu)大幅簡化節(jié)省車內(nèi)空間,提高汽車空間利用率,并減輕了30%的自身重量。
第三,驅(qū)動靈活。輪轂電機(jī)直接驅(qū)動車輪,MCU 無需繁雜操作指令就可以高精度地控制車輪的轉(zhuǎn)速和扭矩,滿足不同工況下的行駛需求。
2 車企紛紛涉獵 加大研發(fā)投入
事實(shí)上,輪轂電機(jī)的應(yīng)用早在100多前就已經(jīng)出現(xiàn),號稱有史以來第一臺混合動力汽車——Lohner Porsche,它是由一臺汽油內(nèi)燃機(jī)、四個輪轂電機(jī)和電池組構(gòu)成的混動系統(tǒng),整車結(jié)構(gòu)簡單,并且實(shí)現(xiàn)小范圍量產(chǎn)。
日本也從1991年開始涉足輪轂電機(jī)研發(fā)領(lǐng)域,但從產(chǎn)業(yè)層面來看,歐美公司占據(jù)主導(dǎo)地位,如荷蘭e-Traction、美國Protean、歐洲Elaphe,都先后有系列產(chǎn)品誕生。
Protean electric早在2010年便推出了應(yīng)用在普通乘用車上的輪轂電機(jī)技術(shù),他們研發(fā)的輪轂電機(jī)總成每個重量為34Kg,能提供81kW的功率及800N·m的扭矩輸出,支持在制動過程中回收85%的動能,以提高電動車的續(xù)航能力。這也表示每個車輪可完全獨(dú)立控制,能輕而易舉的實(shí)現(xiàn)輪間差速和扭矩矢量控制控能。
而中國則從2010 年才開始研發(fā)輪轂電機(jī)技術(shù),各大傳動系統(tǒng)供應(yīng)商開始通過并購方式引入國外先進(jìn)技術(shù),但離產(chǎn)業(yè)化還有相當(dāng)長的距離,如泰特機(jī)電、萬安科技、亞太股份分別投資了e-Traction、Protean、Elaphe。2011 年奇瑞汽車發(fā)布了一款應(yīng)用輪轂電機(jī)的瑞麟XI-EV。
在2017年廣州車展上,一汽新能源還通過電機(jī)實(shí)現(xiàn)了E-TCS電動牽引力控制功能,優(yōu)化車輪附著率提高車輛加速、轉(zhuǎn)向和爬坡性能。
廣汽集團(tuán)曾在2010年12月的廣州車展上基于阿爾法羅密歐166底盤打造的傳祺純電動汽車,兩個后輪就采用了Protean Electric公司輪轂電機(jī),其峰值功率為83 kW,峰值扭矩為825N·m。
3 克服輪轂電機(jī)的軟肋
毋庸置疑,輕量化和電驅(qū)化是輪端產(chǎn)品的未來發(fā)展趨勢,電驅(qū)產(chǎn)品的技術(shù)障礙主要表現(xiàn)在兩個方面,一是電池技術(shù)尚未突破;二是成本過高,包括電池的成本,研發(fā)的成本等等。
據(jù)了解,輪轂電機(jī)目前面市的相對少,由此可見,還存在許多瓶頸,具體如下:
(1)成本高,分布式驅(qū)動小批量生產(chǎn)的成本大概是集中式驅(qū)動的150%,若達(dá)到生產(chǎn)規(guī)?;?,分布式成本大約是集中式驅(qū)動的120%。
(2)輪轂電機(jī)集成化造成了簧載質(zhì)量的減少、非簧載質(zhì)量的增加,導(dǎo)致隔離震動性能下降,影響車輛行駛下的平穩(wěn)性、舒適性、安全性。
(3)輪轂電機(jī)散熱冷卻問題有待考驗(yàn),極其惡劣的工作環(huán)境對輪轂電機(jī)的密封防水、抗腐蝕、冷卻散熱都是非常大的挑戰(zhàn)。當(dāng)車輛行駛在大負(fù)荷低速爬長坡工況下,由于輪轂空間受限緣故,容易出現(xiàn)冷卻不足的現(xiàn)象。
4 總結(jié)
就目前輪轂電機(jī)的制造、封裝水平而言,可能還不能給普通乘用車領(lǐng)域的新能源車帶來較大的成本優(yōu)勢。隨著輪轂技術(shù)的不斷成熟,一旦在公交車、乘用車或轎車領(lǐng)域大規(guī)模的推廣應(yīng)用,無疑是一場革命性變革。相關(guān)業(yè)內(nèi)專家預(yù)測,“要實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)至少需要3到時5年時間?!?/span>