作为传统燃油车最大的竞争对手——新能源汽车,在政府与市场环境的双重支持下,近几年已经成为汽车行业的翘楚,虽然它众星捧月,但其中的核心技术(如电机驱动技术、轻量化技术、动力总成的模块化等等)还存在许多不足,未来的提升之路还很漫长,我们还需拭目以待。
轮毂电机的优势明显 市场前景广
说起轮毂电机,简单理解就是将集成了减速器的电机总成直接布置在轮毂中,由4个轮边电机直接驱动4个车轮,从而最大限度的简化电动车辆的零部件组成,直接提高传动效率,减少不必要的能量损耗。
图示:轮毂电机
由此可见,轮毂电机的应用前景非常广阔,电动汽车资源网获悉,它主要具备以下几点优势:
第一,能耗低且高效节能。因轮毂电机省去了离合器、变速器等装置,传动效率得到大幅提高。就目前发展的趋势来说,新能源车主要通过电力驱动,轮毂电机完全可作为主要驱动力;而对于混合动力车型来说,轮毂电机又可以充当起步和急加速的补充动力,可以减少30%的燃油消耗,同时,可以实现80%的制动能量回收,提高了新能源车的续航里程。
第二,集成化且轻量化。轮毂电机将动力、传动、制动整合于轮毂内,底盘结构大幅简化节省车内空间,提高汽车空间利用率,并可减轻30%的自身重量。
第三,驱动灵活。轮毂电机直接驱动车轮,MCU 无需繁杂操作指令就可以高精度地控制车轮的转速和扭矩,满足不同工况下的行驶需求。轮毂电机可分为内转子和外转子两类,内转子转速较高,与减速装置配合使用,外转子结构相对简单,无须搭配减速机构。
车企纷纷涉猎 加大研发投入
事实上,对于轮毂电机的实际应用早在100多前就已经出现,号称有史以来第一台混合动力汽车——Lohner Porsche,它由一台汽油内燃机、四个轮毂电机和电池组构成的混动系统,整车结构简单,并且实现小范围量产。
后来,日本也从1991 年开始涉足轮毂电机研发领域,而从产业层面来看,欧美公司则占据主导地位,如荷兰的e-Traction、美国的Protean、欧洲的Elaphe,都先后有系列产品诞生。
Protean electric在2010年便推出了应用在普通乘用车上的轮毂电机技术,他们所研发的轮毂电机总成每个重量为34Kg,能够提供81kW的功率及800N·m的扭矩输出,支持在制动过程中回收85%的动能,以提高电动车的续航能力。这就意味着每个车轮可完全独立控制,能够轻而易举的实现轮间差速和扭矩矢量控制控能。因为不需要减速器、传动轴以及差速器,可以给车辆带来更加灵活的空间设计。
图示:protean drive
Protean electric在整车组装方面的应用也初见成效,主要通过应用自身轮毂电机技术,目前已经先后试装至大众高尔夫PHEV、巴博斯改装的奔弛E级、福特F150等热门车型。
图示:比亚迪K9
而中国则从2010 年才开始研发轮毂电机技术,各大传动系统供应商开始通过并购方式引入国外先进技术,但离产业化还有相当长的距离,如泰特机电、万安科技、亚太股份分别投资了e-Traction、Protean、Elaphe。2011 年奇瑞汽车发布了一款应用轮毂电机的瑞麟XI-EV。
图示:一汽轮毂电机底盘,前双叉臂式独立悬架
今年在广州车展上,一汽新能源还通过电机实现了E-TCS电动牵引力控制功能,优化车轮附着率提高车辆加速、转向和爬坡性能。
广汽集团在2010年12月的广州车展上展出了基于阿尔法罗密欧166底盘打造的传祺纯电动汽车,两个后轮采用的是Protean Electric公司的轮毂电机,其峰值功率为83 kW,峰值扭矩为825N·m。
诚然,这些产品的出现加快了轮毂电机产业化的进程,先后在客车、大型货车领域都有一定程度的应用,但是在轮边空间有限的普通乘用车领域还存在许多需要突破的地方。
克服轮毂电机的软肋
毋庸置疑,轻量化和电驱化是轮端产品的未来发展趋势,其中,轻量化技术主要从新材料的选用和设计工艺方面来实现,在保证汽车的强度和安全性能的前提下,尽可能地降低汽车的整备质量,从而提高汽车的动力性,减少燃料消耗,降低排气污染。
而电驱产品的技术障碍主要表现在两个方面,一是电池技术尚未突破;二是成本过高,包括电池的成本,研发的成本等等,这些问题都亟待解决。
据了解,轮毂电机目前面市的相对少,由此可见,还存在许多瓶颈,具体如下:
(1)成本高,分布式驱动小批量生产的成本大概是集中式驱动的150%,若达到生产规模化,分布式成本大约是集中式驱动的120%。
(2)轮毂电机集成化造成了簧载质量的减少、非簧载质量的增加,导致隔离震动性能下降,影响车辆行驶下的平稳性、舒适性、安全性。
(3)轮毂电机散热冷却问题有待考验,极其恶劣的工作环境对轮毂电机的密封防水、抗腐蚀、冷却散热都是个非常大的挑战。甚至稳定性及电机使用寿命还达不到目前的用车标准。当车辆行驶在大负荷低速爬长坡工况下,由于轮毂空间受限缘故,容易出现冷却不足的现象。
总结:就目前轮毂电机的制造、封装水平而言,可能还不能给普通乘用车领域的新能源车带来较大的成本优势。伴随着轮毂技术的不断成熟,一旦在公交车、乘用车或轿车领域大规模的推广应用,无疑是一场革命性变革。相关业内专家预测,“实现该目标至少需要3到时5年时间。”
（来源：电动汽车资源网）
联系客服
