“輪轂電機(jī)技術(shù)與中央電機(jī)相比可以為電動(dòng)汽車提高15%的續(xù)駛里程。”湖北泰特機(jī)電有限公司總裁何君正這番言論，再次引發(fā)業(yè)界對(duì)輪轂電機(jī)技術(shù)的關(guān)注。

輪轂電機(jī)被一部分人認(rèn)為是新能源汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最佳解決方案。其最大的特點(diǎn)就是將驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)和制動(dòng)裝置都整合到輪轂內(nèi)，省略了離合器、變速器、傳動(dòng)軸、差速器、分動(dòng)器等傳動(dòng)部件。

它的出現(xiàn)，很有可能顛覆汽車零部件產(chǎn)業(yè)格局。

輪轂電機(jī)技術(shù)在全球范圍內(nèi)起步較早，但在國內(nèi)還不成熟。

目前國內(nèi)90%的電動(dòng)汽車企業(yè)都是走中央電機(jī)驅(qū)動(dòng)的路線，這個(gè)技術(shù)實(shí)際上就是從傳統(tǒng)汽車轉(zhuǎn)變過來的，絕大部分車的底盤還是傳統(tǒng)車的底盤，沒有按照純電動(dòng)汽車的特點(diǎn)來開發(fā)。

那么，被很多人看好的輪轂電機(jī)為什么至今還沒有大面積鋪開？

就目前來看，業(yè)界對(duì)輪轂電機(jī)技術(shù)的觀點(diǎn)分為兩派。一方認(rèn)為，輪轂電機(jī)有明顯優(yōu)勢(shì)，技術(shù)已經(jīng)可以達(dá)到產(chǎn)業(yè)化水平；另一方認(rèn)為，輪轂電機(jī)技術(shù)瓶頸很難突破，短期內(nèi)不宜大規(guī)模推廣。

輪轂電機(jī)究竟還存在哪些問題？這些問題到底能不能解決？

輪轂電機(jī)材料退磁是業(yè)界比較關(guān)注的問題。

車輪由于經(jīng)常需要處在大負(fù)荷低速爬長坡工況下，電機(jī)又放置在狹小的車輪內(nèi)，容易出現(xiàn)冷卻不足導(dǎo)致電機(jī)過熱，另外制動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致電機(jī)過熱。

清華大學(xué)汽車技術(shù)研究院院長宋健對(duì)電動(dòng)公會(huì)表示，過熱會(huì)導(dǎo)致電機(jī)材料退磁，從而直接影響整車性能。

宋健

“在汽車制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)器會(huì)產(chǎn)生很大熱量，熱量會(huì)直接傳到電機(jī)上，一般情況下，電機(jī)材料達(dá)到200℃以上時(shí)會(huì)退磁，目前還沒有任何技術(shù)方式可以解決這個(gè)問題。”

清華大學(xué)教授連小珉也直言，電機(jī)熱退磁現(xiàn)象確實(shí)存在，但如果有良好的冷卻系統(tǒng)，能讓熱及時(shí)散發(fā)，可以避免電機(jī)材料退磁。

連小珉

目前水冷已經(jīng)有人設(shè)計(jì)出來了，水冷來冷卻定子，轉(zhuǎn)子可以由風(fēng)來冷卻。

另外，電機(jī)最大的熱量來自制動(dòng)器，汽車在制動(dòng)過程中產(chǎn)生的熱量會(huì)對(duì)電機(jī)有附加影響，如果把熱量有效隔開，也可以減輕電機(jī)的熱負(fù)荷。

“現(xiàn)在的情況是輪轂電機(jī)開發(fā)商只做電機(jī)，不做輪轂。其實(shí)輪轂可以做成風(fēng)扇的形式來達(dá)到冷卻效果，如果把輪轂和電機(jī)放在一起綜合設(shè)計(jì)，有可能得到額外的冷卻效果。”連小珉說。

再來看看輪轂電機(jī)企業(yè)是怎么解決散熱問題的。

湖北泰特機(jī)電有限公司總裁何君正表示：“效率是我們要重點(diǎn)考慮的，在不影響電機(jī)使用效率的情況下，我們通過嚴(yán)格的散熱分析，決定采用水冷的方法進(jìn)行散熱，主要是從冷卻水路的布置當(dāng)中考慮，我們完全能夠達(dá)到整個(gè)電機(jī)的使用要求。

何君正

在輪轂電機(jī)領(lǐng)域深耕多年的Protean電機(jī)公司CEO陳國賢認(rèn)為，電機(jī)永磁體溫度達(dá)到140℃的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)退磁現(xiàn)象。那么，如何讓磁體低于140℃？

陳國賢

“我們的辦法是將硅鋼片放置在剎車盤內(nèi)進(jìn)行防護(hù)，汽車在制動(dòng)時(shí)摩擦產(chǎn)生的熱量會(huì)進(jìn)行一層層隔熱處理，加上在電機(jī)定子里使用冷卻水進(jìn)行降溫處理，從而使電機(jī)材料達(dá)到不會(huì)退磁的溫度。”

陳國賢表示，我們通過有限元分析得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是到達(dá)永磁體的溫度可以控制在90℃左右。

如果說電極材料過熱導(dǎo)致的退磁問題能夠解決的話，那么決定輪轂電機(jī)是否能夠產(chǎn)業(yè)化的另一堵墻就是簧下質(zhì)量的大幅增加，這個(gè)問題的嚴(yán)重性關(guān)乎輪轂電機(jī)的“命運(yùn)”。

對(duì)于普通民用車輛來說，常常用一些相對(duì)輕質(zhì)的材料比如鋁合金來制作懸掛的部件，以減輕簧下質(zhì)量，提升懸掛的響應(yīng)速度。

而輪轂電機(jī)恰恰較大幅度地增大了簧下質(zhì)量，同時(shí)也增加了輪轂的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，這對(duì)于車輛的操控性能很不利。

宋健認(rèn)為，現(xiàn)在不是談?shì)嗇炿姍C(jī)成熟不成熟的問題，如果技術(shù)成熟了，把它放在摩托車上應(yīng)該沒問題，但放在汽車上會(huì)存在先天性弊端。

對(duì)汽車來講，簧下質(zhì)量會(huì)對(duì)汽車的性能產(chǎn)生很大影響，原來的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是在懸架以上，而輪轂電機(jī)會(huì)使懸下重量增加一倍多，這對(duì)汽車的平順性嚴(yán)重惡化，不是輪轂電機(jī)不能用，而是應(yīng)用在汽車上會(huì)嚴(yán)重影響其性能。

針對(duì)這一問題，上海交大汽車工程研究院副院長殷承良認(rèn)為，對(duì)懸架結(jié)構(gòu)做出重大改變或許能避免這個(gè)問題，但懸架的變化就相當(dāng)于整車全新一代的車型開發(fā)，難度很大。

殷承良

不過，連小珉教授對(duì)此有不同看法，雖然他也認(rèn)為簧下質(zhì)量對(duì)整車性能的影響確實(shí)存在，但他同時(shí)強(qiáng)調(diào)，相比傳動(dòng)燃油車，電動(dòng)汽車的簧上質(zhì)量也在增加，比如電池的重量。

“簧上質(zhì)量與簧下質(zhì)量按同比例增加時(shí)，整車性能受到的影響就不會(huì)那么突出”

雖然隨著技術(shù)的進(jìn)步，電動(dòng)汽車會(huì)逐步輕量化，但輪轂電機(jī)技術(shù)也會(huì)不斷進(jìn)步，向輕量化的方向發(fā)展。只要簧上和簧下質(zhì)量保持比例，對(duì)整車性能的影響就不會(huì)太大。

目前來看，輪轂電機(jī)除了電極材料過熱退磁和簧下質(zhì)量增加存在爭(zhēng)議外，輪轂電機(jī)能否與整車如何有效集成以及電機(jī)的一致性、耐久性差的問題也成為影響產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的因素。

北京航空航天大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院教授徐向陽對(duì)電動(dòng)公會(huì)表示，輪轂電機(jī)只能在非常有限的特殊應(yīng)用中試用，對(duì)于在汽車上的應(yīng)用，不能僅就輪轂電機(jī)本身論，必須從整車角度來看輪轂電機(jī)在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的可能性。

“從整車的角度，對(duì)于真正意義的電動(dòng)汽車來說，輪轂電機(jī)在“十三五”根本沒有產(chǎn)業(yè)化的可能。”徐向陽說。

在集成方面，連小珉教授認(rèn)為，如果要搭配輪轂電機(jī)，整車要改進(jìn)懸架參數(shù)來匹配，這并非技術(shù)瓶頸。

在我們把燃油車改成電動(dòng)汽車時(shí)，由于簧上質(zhì)量加重，懸架進(jìn)行了調(diào)整，那么在應(yīng)用輪轂電機(jī)時(shí)，懸下質(zhì)量加重也需要調(diào)整這一部分。

輪轂電機(jī)的開發(fā)商和車廠一定要配合來做這件事，這樣有助于發(fā)揮優(yōu)點(diǎn)，克服缺點(diǎn)。目前確實(shí)存在很多技術(shù)問題，但如果缺乏規(guī)模化的商業(yè)應(yīng)用，突破速度會(huì)很慢。

國內(nèi)外有一些整車廠已經(jīng)在嘗試使用輪轂電機(jī)作為汽車的驅(qū)動(dòng)方式了，但都沒有大規(guī)模應(yīng)用，只是停留在測(cè)試階段。

當(dāng)然，還有很大一部分整車廠拒絕采用輪轂電機(jī)。

“在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，如果將輪轂電機(jī)應(yīng)用到汽車上可以運(yùn)行，車企為什么不去試一試？希望業(yè)界在對(duì)待新生事物態(tài)度上能夠更加積極。”連小珉說。

目前國外比較有名的輪轂電機(jī)生產(chǎn)廠商有英國的Protean電機(jī)公司、加拿大的TM4公司、著名的輪胎生產(chǎn)商米其林公司和日本的普利司通公司。

其中，Protean已與多家整車廠商合作研發(fā)了20多款裝置輪轂電機(jī)的樣車和改裝車型，包括福特F150-EV、VolvoC30 SeriesHEV、沃克斯豪爾Vivaro貨車、廣汽傳祺mmpchiEV以及基于梅賽德斯奔馳E級(jí)的巴博斯純電動(dòng)與混合動(dòng)力車型。

在輪轂電機(jī)發(fā)展上，可以說Protean已經(jīng)走在了前面。

雖然輪轂電機(jī)還面臨其他問題的挑戰(zhàn)，但依舊有越來越多的國內(nèi)汽車廠商和電機(jī)生產(chǎn)商開始注意到這項(xiàng)技術(shù)，比如一汽-大眾和廣汽傳祺純電動(dòng)汽車都曾嘗試使用過輪轂電機(jī)。

國內(nèi)研發(fā)輪轂電機(jī)的企業(yè)屈指可數(shù)，但也不乏勇于開拓的新軍出現(xiàn)。

亞太股份以參股方式投資斯洛文尼亞輪轂電機(jī)技術(shù)公司1000萬歐元，并在中國設(shè)立了合資公司，這正是對(duì)輪轂電機(jī)未來充滿自信的表現(xiàn)。

湖北泰特機(jī)電有限公司也是或內(nèi)比較早布局輪轂電機(jī)的企業(yè)，輪轂電機(jī)已經(jīng)在全球8個(gè)國家10多條純電動(dòng)商用車的路線上運(yùn)營，最早的一批是從2009年開始營運(yùn)。

此外，還有一些國內(nèi)企業(yè)也有涉足輪轂電機(jī)，比如天海集團(tuán)也在天津成立了工廠，聚焦輪轂電機(jī)的研發(fā)，萬安集團(tuán)與Protean合作推動(dòng)輪轂電機(jī)在國內(nèi)量產(chǎn)等。

雖然目前輪轂電機(jī)還處于小范圍試驗(yàn)階段，但被業(yè)界很多人看作是未來新能源汽車驅(qū)動(dòng)解決方案，如果能在工程上解決技術(shù)難題，輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)將在未來的新能源車中擁有廣闊的前景。

來源：第一電動(dòng)網(wǎng)

作者：電動(dòng)公會(huì)