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

輪轂電機(jī)技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展分析

　　根據(jù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)報(bào)告，我國電機(jī)產(chǎn)量約占全球總產(chǎn)量的80%-90%，我國電機(jī)產(chǎn)業(yè)技術(shù)擁有良好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，新能源汽車電機(jī)作為國家戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)核心零部件，發(fā)展到今天，目前我們國內(nèi)永磁同步電機(jī)技術(shù)成為新能源車用電機(jī)的主要技術(shù)途徑。世界范圍內(nèi)雖然有開關(guān)磁組電機(jī)作為輪轂電機(jī)的一個(gè)選擇，但目前輪轂電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)仍然選用永磁同步電機(jī)為主?！　?/p>

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

　　驅(qū)動系統(tǒng)分類中，集中式和分布式驅(qū)動有著顯著的差別，就目前現(xiàn)狀而言，絕大多數(shù)驅(qū)動仍然為集中式驅(qū)動。

　　所謂分布式驅(qū)動是動力源多源，分布在輪端，從技術(shù)類型上來說分為輪邊驅(qū)動和輪驅(qū)兩種方式，輪驅(qū)方式又可以分為又分為輪轂直驅(qū)和輪內(nèi)+變速機(jī)構(gòu)這兩種方式。主要應(yīng)用PHEV和BEV車型上?！　?/p>

　　“太陽底下，從來沒有新鮮事”?！?希羅多德，出自于《圣經(jīng) · 舊約》

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

　　隨著第四次電動汽車?yán)顺钡膩砼R，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(jī)的應(yīng)用才真正進(jìn)入車型的開發(fā)當(dāng)中。從產(chǎn)業(yè)角度來說，輪轂電機(jī)也并非一個(gè)全新的概念，從技術(shù)形態(tài)上來看，電摩的驅(qū)動電機(jī)即是標(biāo)準(zhǔn)的輪轂電機(jī)，我們今天討論的輪轂電機(jī)是以汽車使用為基礎(chǔ)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(yīng)用過渡到民用領(lǐng)域，比如GPS導(dǎo)航技術(shù)，同樣的輪轂電機(jī)也是從高端的特種應(yīng)用過渡到商用車市場未來發(fā)展到乘用車領(lǐng)域的。單純從技術(shù)角度來講，車輛未來的發(fā)展的未來，兩大主流趨勢是電氣化，和智能化。從驅(qū)動系統(tǒng)來看，動力理想上是來自輪端，也就是說在需要的地方直接提供動力。當(dāng)然了磁懸浮汽車和飛行汽車不在討論范圍范圍內(nèi)。

　　上圖依次為火星救援車，裝甲車，礦用車，客車，以及概念車使用輪轂電機(jī)的實(shí)例。同時(shí)奇點(diǎn)汽車創(chuàng)始人沈海寅先生也曾提出輪式機(jī)器人的設(shè)想?？偟膩碚f，面向未來的概念設(shè)計(jì)已經(jīng)開始采用輪轂電機(jī)或者說分布式驅(qū)動作為新的驅(qū)動方式，其主要的原因，作為交通工具，理想的動力來源來自輪端，目前隨著產(chǎn)業(yè)技術(shù)的革新與發(fā)展也使得輪轂電機(jī)進(jìn)入了實(shí)際應(yīng)用的時(shí)代?！　?/p>

　　新能源客車一直是行業(yè)的新行者，新能源城市公交的電驅(qū)系統(tǒng)升級為分布式驅(qū)動系統(tǒng)已經(jīng)成為一個(gè)不可逆的趨勢。目前在國外市場，e-Tranction公司在歐洲超過10個(gè)城市已經(jīng)投入商用公交車型，在國內(nèi)，搭載分布式驅(qū)動系統(tǒng)的比亞迪K9純電動客車也已經(jīng)成功量產(chǎn)并運(yùn)營于國內(nèi)多個(gè)城市。除此之外，長江，中植等等車企也在推出分布式驅(qū)動的項(xiàng)目，對于客車而言，高效率，輕量化，低地板應(yīng)用是個(gè)升級換代的趨勢，而且大量的國內(nèi)整車企業(yè)也積極推出相關(guān)車型?！　?/p>

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

　　簡單來講，汽車分布式驅(qū)動系統(tǒng)對傳統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)是一種顛覆式創(chuàng)新，未來變速器，驅(qū)動軸，差速器等都將不付需要，輪驅(qū)技術(shù)可以最大化簡化驅(qū)動總成結(jié)構(gòu)和布置，從而提升整車驅(qū)動效率。

　　目前有很多整車企業(yè)和輪轂電機(jī)企業(yè)聯(lián)合開發(fā)樣車，雖然現(xiàn)在仍無法明確輪轂電機(jī)技術(shù)什么時(shí)候成熟，什么時(shí)候開始配套，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(jī)。

　　目前輪轂電機(jī)仍然存在很多挑戰(zhàn)，比如簧下質(zhì)量問題，密封性問題，可靠性問題等。分布式驅(qū)動輪轂電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)要求是多方面的，懸掛，制動，電力電子系統(tǒng)等是全套的規(guī)范，所以標(biāo)準(zhǔn)是來自全方面的標(biāo)準(zhǔn)要求，簡而言之，要求很高。同時(shí)輪轂電機(jī)由于技術(shù)較新，目前全球范圍內(nèi)還沒有形成現(xiàn)有的測試指標(biāo)規(guī)范，部分規(guī)范也是根據(jù)輪轂電機(jī)所具有的技術(shù)特性和接合整車的應(yīng)用環(huán)境而設(shè)定的。大家有興趣可以點(diǎn)擊文章末尾的“閱讀原文”觀看Proean公司官網(wǎng)公布的關(guān)于輪轂電機(jī)測試視頻。　　

　　“以現(xiàn)有的辦法是解決不了將來的問題”。這個(gè)很值得大家思考未來的技術(shù)方向，我們應(yīng)該持擁抱變革的態(tài)度。當(dāng)然了，輪轂電機(jī)在整車應(yīng)用中的挑戰(zhàn)更大。

　　由于輪驅(qū)系統(tǒng)的局限性簧下質(zhì)量增加對整車NVH的確存在影響，但相關(guān)論文已經(jīng)證明簧下質(zhì)量的增加對整車操控性能存在一定影響，但該影響通過調(diào)教整車的懸掛系統(tǒng)可達(dá)到與原車基本一樣的表現(xiàn)，而在商用車領(lǐng)域和特種車應(yīng)用領(lǐng)域這些表現(xiàn)又是微乎其微的。

　　通過實(shí)踐，裝配輪轂電機(jī)的樣車和傳統(tǒng)汽車駕駛操控也基本一致，影響甚微。

　　整車控制尤其差速方面，針對電子差速控制，包括安全策略，國內(nèi)國外都有相關(guān)技術(shù)積累，同時(shí)也做了大量的實(shí)車測試，這個(gè)問題其實(shí)是完全可以解決的。而且親測樣車，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(bǔ)貼政策，包括碳排放積分的制度，實(shí)際導(dǎo)向是整車和應(yīng)用層面的節(jié)能減排，提倡的能效的提升以及整車的輕量化，拋開智能駕駛不提的話，毫無疑問這是整個(gè)行業(yè)努力的方向。分布式驅(qū)動，輪轂電機(jī)是實(shí)現(xiàn)這一方向的趨勢之一?！　?/p>

　　行業(yè)內(nèi)約定俗稱的“三巨頭”，即Protean，Elaphe以及天海集團(tuán)全資收購的e-Trantion。

　　目前亞太輪轂電機(jī)已經(jīng)在黑河完成實(shí)驗(yàn)，雖然還在工程開發(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，具備小批量量產(chǎn)能力，有望成為乘用車領(lǐng)域最早實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的企業(yè)。

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

問答環(huán)節(jié)

　　Q: 對于國內(nèi)市場而言，輪轂電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)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(jī)樣車)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(nèi)輪轂電機(jī)企業(yè)發(fā)展相對于比較滯后，技術(shù)突破口光從電機(jī)而言，低速大扭矩，能量密度，功率密度。整車應(yīng)用角度，底盤懸掛，輪驅(qū)集成相對于國外的企業(yè)還存在一些差距。同時(shí)在產(chǎn)品開發(fā)驗(yàn)證方面，國內(nèi)有很多企業(yè)包括易侖動力雖然已經(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，相信我們可以迎頭趕上。

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

　　A：雖然說輪轂電機(jī)或輪邊電機(jī)和傳統(tǒng)驅(qū)動電機(jī)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(zhàn)，工程化方面尤其涉及到精密制造方面的確存在挑戰(zhàn)。關(guān)于具體的設(shè)計(jì)參數(shù)，由于技術(shù)保密原因，暫不方便公開，非常抱歉。

　　Q：就當(dāng)前來看，國內(nèi)采用輪轂電機(jī)方案的整車企業(yè)較少，未來隨著新能源行業(yè)補(bǔ)貼下降，輪轂電機(jī)系統(tǒng)與傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動方案相比，有哪些優(yōu)劣勢（成本、傳動效率方面）？目前整車企業(yè)對于輪轂電機(jī)方案的態(tài)度怎樣？整車企業(yè)對輪轂電機(jī)有哪些技術(shù)、壽命等參數(shù)要求？目前輪轂電機(jī)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(guī)模效應(yīng)而言，在同等技術(shù)的條件下，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%，達(dá)到規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，成本大概是集中式驅(qū)動的120%。同樣的我們也不應(yīng)該忽視分布式驅(qū)動輪轂電機(jī)在駕駛特性，乘客空間，載貨空間等的提升上帶來的客戶價(jià)值的提升，已知在公交領(lǐng)域內(nèi)，基于整車全生命周期來看，分布式驅(qū)動比傳統(tǒng)集中式驅(qū)動成本降低10%左右。主機(jī)廠對于輪轂電機(jī)現(xiàn)在持一個(gè)擁抱的態(tài)度，積極開始作為技術(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(qū)動技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室如何開展帶載的振動實(shí)驗(yàn)，與傳統(tǒng)汽車振動實(shí)驗(yàn)相比，有哪些難點(diǎn)？

　　A：關(guān)于實(shí)驗(yàn)方面，更建議大家觀看Protean相開的有關(guān)視頻，和傳統(tǒng)汽車相比，如果單從震動和沖擊而言，并沒有太多的區(qū)別。

　　Q：相對于傳統(tǒng)汽車，輪轂電機(jī)車型輪胎壽命如何？如果單個(gè)電機(jī)出現(xiàn)故障，怎么解決？

A：隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展，輪轂電機(jī)對于輪胎和傳統(tǒng)汽車沒有特別的要求；單個(gè)電機(jī)出現(xiàn)故障是個(gè)整車安全的問題，對于輪轂電機(jī)來說未來也是ISO26262整個(gè)的體系規(guī)范，典型工況分為兩種，一是高速情況下電機(jī)失效，等同于爆胎，通過整車相關(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(qū)情況下，一邊輪轂電機(jī)失效，結(jié)合轉(zhuǎn)向等技術(shù)糾偏，在技術(shù)上而言是可以達(dá)到的。

責(zé)任編輯：新鄉(xiāng)德誠振動電機(jī)廠家

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