輪轂電機(jī)將迎產(chǎn)業(yè)化“黃金期”
輪轂電機(jī)將迎產(chǎn)業(yè)化“黃金期”
中國(guó)工業(yè)報(bào) 祁曉玲
“輪轂電機(jī)產(chǎn)業(yè)化的黃金時(shí)期到來，獨(dú)角獸企業(yè)即將出現(xiàn)，會(huì)成為新能源汽車領(lǐng)域的先進(jìn)企業(yè)，也會(huì)為汽車行業(yè)技術(shù)的升級(jí)換代作出貢獻(xiàn)。”8月25日，在北京舉辦的輪轂電機(jī)技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展圓桌論壇上，被譽(yù)為“輪轂電機(jī)第一人”的天津天海同步集團(tuán)有限公司董事長(zhǎng)呂超表示。
可助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)
據(jù)浙江大學(xué)能源工程學(xué)院動(dòng)力機(jī)械及車輛工程研究所副所長(zhǎng)朱紹鵬介紹，輪轂電機(jī)是一種將電機(jī)集成在車輪內(nèi)、能直接驅(qū)動(dòng)車輪運(yùn)行的電機(jī)，具備實(shí)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(dòng)力源經(jīng)過變速器和差速器等傳遞到車輪來驅(qū)動(dòng)車輛，輪轂電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和反拖發(fā)電可以直接帶動(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)構(gòu)，節(jié)省了整個(gè)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(shí)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(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向，這對(duì)于需要增加系統(tǒng)冗余以確保安全的自動(dòng)駕駛領(lǐng)域也很有幫助。
輪轂電機(jī)可以縮短傳動(dòng)鏈，提高效率，減輕車重，可實(shí)現(xiàn)模塊化全平低底盤設(shè)計(jì)，即滑板底盤的不二選擇；提高車輛動(dòng)力性，簡(jiǎn)單線控可實(shí)現(xiàn)四驅(qū)、前驅(qū)、后驅(qū)等多種驅(qū)動(dòng)形式；改善車輛動(dòng)力學(xué)性能，通過輪轂電機(jī)分布式驅(qū)動(dòng)控制，可實(shí)現(xiàn)電子差速、車身穩(wěn)定控制（驅(qū)動(dòng)防滑、制動(dòng)防抱死、直接橫擺力矩控制）等多種動(dòng)力學(xué)控制功能；智能駕駛天然硬件載體，電機(jī)控制響應(yīng)是發(fā)動(dòng)機(jī)的十幾倍，而多個(gè)輪轂電機(jī)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(jī)公交車比中央電機(jī)公交車100km減少二氧化碳25.3kg，全壽命期（40萬(wàn)km）可減少排放101476kg，可助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。
產(chǎn)業(yè)化還存在難點(diǎn)痛點(diǎn)
面向新能源汽車的下一代驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究是眾多院校研究的重點(diǎn)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(huì)主任徐向陽(yáng)表示：“電機(jī)的諸多優(yōu)點(diǎn)使新能源汽車可以實(shí)現(xiàn)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)，多電機(jī)驅(qū)動(dòng)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)型創(chuàng)新帶來了巨大的機(jī)遇，技術(shù)上，正在由發(fā)動(dòng)機(jī)單一動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)向電機(jī)多動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變，輪轂電機(jī)就是下一代驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的重要方向，基于輪轂電機(jī)的分布式驅(qū)動(dòng)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(dòng)構(gòu)型與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、電驅(qū)動(dòng)總成設(shè)計(jì)及效率優(yōu)化控制、車身姿態(tài)控制與多動(dòng)力學(xué)間協(xié)調(diào)控制、電驅(qū)動(dòng)車輛動(dòng)力與能量控制策略研究。他認(rèn)為，目前國(guó)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?！罢嬲芡苿?dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的背后是技術(shù)，輪轂電機(jī)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(huì)的智能化發(fā)展是輪轂電機(jī)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的前提，讓輪轂電機(jī)可以大行其道?！?/p>
目前，輪轂電機(jī)的產(chǎn)業(yè)化確實(shí)還存在一些難點(diǎn)。首先輪轂電機(jī)對(duì)電機(jī)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(yàn)證。同時(shí)輪轂電機(jī)還會(huì)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(jì)，并充分應(yīng)用主動(dòng)懸架技術(shù)加以克服。此外，輪轂電機(jī)的分布式驅(qū)動(dòng)控制算法，也需要實(shí)測(cè)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(jī)技術(shù)中最大的挑戰(zhàn)是在千差萬(wàn)別的工況下，分布式驅(qū)動(dòng)的有效性和可靠性，這是整個(gè)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(chǎng)景變化，輪轂電機(jī)會(huì)直接面對(duì)地表感受，對(duì)于整車車身結(jié)構(gòu)帶來巨大挑戰(zhàn)，需要控制輪轂電機(jī)的體積，注意冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)的使用，此外控制成本也很重要?！?/p>
北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院黨委書記席軍強(qiáng)認(rèn)為，應(yīng)用輪轂電機(jī)，從硬件的角度是簡(jiǎn)化了，最終的驅(qū)動(dòng)力直接用在了輪端，帶來了顛覆性的駕駛體驗(yàn)，總體的可靠性提升了。同時(shí)軟件的復(fù)雜度也提升了，在對(duì)開路面上附著力不一樣，而輪轂電機(jī)可以輕松應(yīng)對(duì)，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(gè)典型的應(yīng)用。
中國(guó)汽車自動(dòng)變速器創(chuàng)新聯(lián)盟秘書長(zhǎng)李盛其表示，理論上輪轂電機(jī)確實(shí)可以實(shí)現(xiàn)多種驅(qū)動(dòng)方式和多種動(dòng)力學(xué)功能，但其最核心的前提是分布式驅(qū)動(dòng)控制算法足夠優(yōu)秀，而現(xiàn)實(shí)的行駛路況又無(wú)限復(fù)雜，這需要海量的數(shù)據(jù)和漫長(zhǎng)的研發(fā)才能實(shí)現(xiàn)，這也是其最核心的難點(diǎn)所在。
商用車將先產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用
對(duì)于未來輪轂電機(jī)的產(chǎn)業(yè)化運(yùn)用，呂超表示，商用車領(lǐng)域?qū)⑹锹氏葢?yīng)用的主要場(chǎng)景，已經(jīng)在客車、礦車等領(lǐng)域進(jìn)行了一些應(yīng)用實(shí)踐，在乘用車領(lǐng)域主要瞄準(zhǔn)的是高端乘用車市場(chǎng)，既能夠承受當(dāng)前輪轂電機(jī)的高定價(jià)，也能為車型帶來差異化功能。從目前各家輪轂電機(jī)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(jī)乘用車車型量產(chǎn)落地的爆發(fā)點(diǎn)。
呂超對(duì)輪轂電機(jī)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(jī)制造成本高的問題，可通過國(guó)產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化并進(jìn)得到解決；主機(jī)廠對(duì)輪轂電機(jī)電力電子架構(gòu)和智能控制系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)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(chǎng)對(duì)輪轂電機(jī)先期應(yīng)用的大力宣傳引導(dǎo)力度不夠的問題，國(guó)家的政策支持才是最好的輿論導(dǎo)向。
汽車電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化、低碳化，為輪轂電機(jī)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化提供了廣闊的發(fā)展空間。一個(gè)即將形成的萬(wàn)億市場(chǎng)，必將帶來人才的聚集、主機(jī)廠的競(jìng)逐和資金的熱捧。
TAG:
