輪轂電機將迎產業(yè)化“黃金期”
輪轂電機將迎產業(yè)化“黃金期”
中國工業(yè)報 祁曉玲
“輪轂電機產業(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域的先進企業(yè)，也會為汽車行業(yè)技術的升級換代作出貢獻?！?月25日，在北京舉辦的輪轂電機技術創(chuàng)新與產業(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有限公司董事長呂超表示。
可助力實現(xiàn)“雙碳”目標
據(jù)浙江大學能源工程學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、能直接驅動車輪運行的電機，具備實現(xiàn)90°轉向、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動車輛，輪轂電機的驅動和反拖發(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，節(jié)省了整個底盤的布置空間，乘客可以享受更大的車內空間。此外，通過左右輪不同轉速，還可實現(xiàn)電子差速輔助轉向，減少轉彎半徑，或不同轉向角實現(xiàn)原地轉向，這對于需要增加系統(tǒng)冗余以確保安全的自動駕駛領域也很有幫助。
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、前驅、后驅等多種驅動形式；改善車輛動力學性能，通過輪轂電機分布式驅動控制，可實現(xiàn)電子差速、車身穩(wěn)定控制（驅動防滑、制動防抱死、直接橫擺力矩控制）等多種動力學控制功能；智能駕駛天然硬件載體，電機控制響應是發(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。
產業(yè)化還存在難點痛點
面向新能源汽車的下一代驅動系統(tǒng)研究是眾多院校研究的重點方向，北京航空航天大學交通科學與工程學院教授，院學術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)多電機驅動，多電機驅動為驅動系統(tǒng)構型創(chuàng)新帶來了巨大的機遇，技術上，正在由發(fā)動機單一動力源驅動向電機多動力源驅動轉變，輪轂電機就是下一代驅動系統(tǒng)發(fā)展的重要方向，基于輪轂電機的分布式驅動控制策略及關鍵技術仍然需要突破，其中包括分布式電驅動構型與結構優(yōu)化設計、電驅動總成設計及效率優(yōu)化控制、車身姿態(tài)控制與多動力學間協(xié)調控制、電驅動車輛動力與能量控制策略研究。他認為，目前國內整車企業(yè)主要持跟隨觀念，企業(yè)不愿意嘗試新的技術，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?！罢嬲芡苿咏?jīng)濟發(fā)展的背后是技術，輪轂電機和電池一樣，是改變行業(yè)的重大變革性技術，技術與社會的智能化發(fā)展是輪轂電機實現(xiàn)產業(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的技術研發(fā)和驗證。同時輪轂電機還會增加簧下質量，影響車輛的舒適性和操控性，需要重新考慮車輛的底盤設計，并充分應用主動懸架技術加以克服。此外，輪轂電機的分布式驅動控制算法，也需要實測海量的數(shù)據(jù)進行迭代。
朱紹鵬認為，發(fā)展輪轂電機技術中最大的挑戰(zhàn)是在千差萬別的工況下，分布式驅動的有效性和可靠性，這是整個產業(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中心主任宮雨提出：“由于應用場景變化，輪轂電機會直接面對地表感受，對于整車車身結構帶來巨大挑戰(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?！?/p>
北京理工大學機械與車輛學院黨委書記席軍強認為，應用輪轂電機，從硬件的角度是簡化了，最終的驅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對，達到更好的性能，企業(yè)應在系統(tǒng)上下功夫，滑板底盤就是一個典型的應用。
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)多種驅動方式和多種動力學功能，但其最核心的前提是分布式驅動控制算法足夠優(yōu)秀，而現(xiàn)實的行駛路況又無限復雜，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。
商用車將先產業(yè)化應用
對于未來輪轂電機的產業(yè)化運用，呂超表示，商用車領域將是率先應用的主要場景，已經(jīng)在客車、礦車等領域進行了一些應用實踐，在乘用車領域主要瞄準的是高端乘用車市場，既能夠承受當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)應用的進度來看，2025年有望成為輪轂電機乘用車車型量產落地的爆發(fā)點。
呂超對輪轂電機的產業(yè)化發(fā)展充滿信心，他認為，沒有解決不了的問題———輪轂電機制造成本高的問題，可通過國產化、產業(yè)化、規(guī)?；⑦M得到解決；主機廠對輪轂電機電力電子架構和智能控制系統(tǒng)的認識和應用研發(fā)能力不足的問題，可通過產學研用大協(xié)作、組建產業(yè)鏈創(chuàng)新聯(lián)盟來解決；市場對輪轂電機先期應用的大力宣傳引導力度不夠的問題，國家的政策支持才是最好的輿論導向。
汽車電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化、低碳化，為輪轂電機技術及產業(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。
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