纯电动车的未来?聊轮毂电机技术

1轮毂电机是什么?

  在纯电动或混合动力汽车中,将电机布置在轮毂当中,这一想法听起来似乎挺疯狂,不过在100多年前却已经成为了现实。而现在在马路上跑的汽车中,却几乎看不到这项技术的沿用,恰恰相反成为了普通乘用车领域的概念性技术。

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轮毂电机是什么?

  顾名思义,轮毂电机技术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,相比传统电动车而言,轮毂电机技术省去了差速器、半轴甚至二级变速装置。正是因为在驱动车子行驶的过程中,少了这些机械传动机构的机械损失,直接提高了传动效率,减少不必要的能量损耗。

  汽车技术在过去经历过“头脑风暴”式的百家争鸣,像是搭载燃气涡轮发动机的罗孚汽车JET 1、汪克尔转子引擎等等轰动一时,却没有得到很好的延续,剩下的便是今天我们所见到成熟稳定的技术架构,颇有种物竞天择的意思。轮毂电机这样一个简单粗暴的想法便是在那种大环境下诞生的,早在100年前保时捷就已经采用了轮毂电机并且实现小范围量产。

  最终的结果当然是转投内燃机+变速器的怀抱了,毕竟成本优势摆在那里。在各种政策的左右下,汽车新能源技术成为一种战略性刚需,沉寂多年的轮毂电机技术又被摆上台面,越来越多的出现在公众视线中。

看起来简单做起来难

  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,可以给车辆带来了更加灵活的空间设计。

  但是至今都没有见到有车企正式与这家公司达成合作或准备量产的消息出现,因为轮毂电机技术也有它明显的软肋。

  换一句话说,底盘工程师绞尽脑汁做了各种各样的材料分析和力学优化才将簧下质量减下来,突然间塞进一个电机,对现有悬架结构提出更高的滤振需求,同时又降低了悬架响应性能。

  当然笔者相信,这一矛盾还是可以通过采用变刚度空气弹簧以及可变阻尼减振器和悬架调校的手段来调和,但是摊开来的话这无疑是一项巨大的研发与制造开销。

  并且由于轮毂电机将会直接暴露在车辆底盘当中,极其恶劣的工作环境对电机的密封防水、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。

2轮毂电机玩法:一汽新底盘/比亚迪K9
一汽轮毂电机驱动技术底盘

  就在前不久结束的广州车展当中,笔者在一汽展台上见到了其自主研发的轮毂电机驱动技术底盘,官方数据显示基于这一底盘平台,能够使新车在半载情况下百公里加速缩短至6秒内。

一汽轮毂电机驱动技术底盘参数
项目 主要参数
动力性 最高车速(km/h) 155
0-50km/h加速时间 <2.5
0-100km/h加速时间 <6
经济性 NEDC工况续航里程(km) >210

驱动电机(单电机参数)

整车搭载4个驱动电机

类型 永磁同步
峰值功率(kW) 30
峰值扭矩( Nm) 64
最高转速(r/min) 15000
减速器 类型 摆线式
最大输入扭矩(Nm) 704
固定减速比 11
电池系统 类型 锂离子电池
标称电压(V) 355
电池容量(kWh) 35
峰值放电功率(kW) 150

 

  官方资料显示,该底盘搭载了解耦式制动系统以实现制动能量回收功能,(对于解耦式制动系统之前已经做过相关介绍,有兴趣的网友可以点击查看)。一汽还在此基础上通过电机实现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。

大学生方程式也玩轮毂电机

  远在德国斯图加特大学的一支大学生电动方程式车队就给他们的纯电动赛车装上了轮毂电机,笔者有幸在2014年的襄阳赛场上曾一睹他们的风采,“动如脱兔”用在他们的战车E711-5身上再合适不过。

采用轮毂电机的比亚迪K9

  除了能够提高车厢内部空间,增加承载量之外,更低的机械损耗以及制动能量回收系统意味着能够提高续航能力,减少公交的营运成本。

总结

  总得来说,轮毂电机技术都有一个共通点——将电机、减速齿轮、电控系统、冷却系统都集成在轮毂这一狭小的空间内,对于轮边空间有限的普通乘用车来说无异于雪上加霜。所以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传统电动汽车带来较大的成本优势,并且少了传动系统还会给主机厂现有的人才架构带来一定的冲击。