百年轮毂电机,终于踏入量产化元年?

残损轻抚 2021-03-23 11:30:16

车轮实现90°转向,汽车原地可掉头,内饰空间更大……这些优势可全部在轮毂驱动上得到实现。


当许多人为之震撼的同时,其实这项技术早在100多年前就已存在。1900年巴黎世博会上,保时捷汽车缔造者费迪南德·保时捷,就曾展示了一辆搭载轮毂电机的纯电动车——System Lohner-Porsche。


此后的100年间,这一颠覆性技术始终沉寂,迟迟看不到广泛应用前景。就在外界对它逐渐遗忘之际,我们终于看到了轮毂电驱的“唤醒”迹象。3月19日,舍弗勒轮毂驱动业务全球总部及研发中心正式在上海启用,百年轮毂电机,终于踏入量产化元年?


■技术很好,却弃之不用


传统电动汽车的传动方案,是将电机的输出扭矩通过变速器和差速器等传递到车轮。而轮毂驱动是将电机直接安装在车轮上,省去了中间复杂的传动过程。


百年轮毂电机,终于踏入量产化元年?

『轮毂驱动(右)比集中式驱动(左)结构更简单』


它所带来的好处一直让业内人津津乐道。数据显示,相较于传统传动系统,轮毂电机可以提高8%-15%左右的效率。而对于电动汽车而言,效率的提升可以进一步增加续航里程。


其次,由于高度集成化,省去了中间占大体积的传动机构,节省了整个底盘的布置空间,乘客可以享受更大的车内空间。


更为重要的是,由于电机直接驱动车轮,MCU(电机控制器)只需要一个简单的指令即可直接控制车轮的转速和扭矩。比如,可通过左右轮不同转速,实现电子差速减少转弯半径,或不同转向角实现原地转向,甚至侧方位停车。


百年轮毂电机,终于踏入量产化元年?


这么好的东西,为什么100多年了,在汽车领域上久久没有量产呢?最大的因素在于内燃机浪潮的崛起,加之轮毂电机在技术上存在着难以逾越的障碍,这一技术始终被主机厂“弃”之不用。


从技术角度来看,轮毂电机的应用会让簧下质量大幅增加,这也意味着车辆的舒适性和操控性将受到严重影响,这对于乘用车而言无疑是致命的。另外,电机装在车轮内,空间小冷却不足,加上刹车也会让电机过热,进而导致电机材料退磁。


这也是轮毂技术发明至今以来,一直没有在乘用车上大规模应用的根本原因。世界上最接近于轮毂电机量产的公司,包括Protean、Elaphe、e-Traction等都有相关的技术储备,但现阶段,该技术仍处于工程样品、样车调试试验阶段。


看似一条走不通的道路,舍弗勒选择了另蹊辟径。


■B端场景,有望大规模应用


在舍弗勒看来,城镇化进程的不断加快,将给城市交通带来巨大挑战。预计到2050年,全球超过三分之二的人口将居住在城市中。在这一发展趋势下,高效节能、灵活机动的移动出行方式更符合未来城市的需求。而轮毂驱动系统能很好地解决交通拥堵、环境污染及停车难等日益严峻的城市问题。


百年轮毂电机,终于踏入量产化元年?

『舍弗勒轮毂驱动业务副总裁苏辉』


进一步理解,舍弗勒将轮毂电机的量产应用聚焦于自动驾驶区间巴士、最后一公里的物流运输,以及特种装备和车辆等。


这对于2009年就开展轮毂电机研发的舍弗勒而言,拥有这一系列具备量产条件的轮毂驱动产品并不是难以实现的事情。


“轮毂电机应用是一个系统性工程,不是简单地将电机装进轮毂里就完事。”舍弗勒轮毂驱动业务副总裁苏辉称。


百年轮毂电机,终于踏入量产化元年?

『舍弗勒轮毂驱动研发史』


对于此前“不可逾越”的技术难点,经过多年的产品迭代升级及样车验证,舍弗勒已根据客户应用需求找到一个平衡点。“在保证结构件强度的同时,我们在轻量化方面做了很多工作,最大化地降低簧下质量所带的影响,通过整车的参数调整,最大限度地改善汽车舒适性和操控性。”苏辉对汽车之家表示。


关于电机冷却难题,舍弗勒选择了水冷模式,相比风冷和油冷,水冷能最大效率的发挥电机的使用效率,也更符合客户的成本诉求。


值得一提的是,整个系统非常紧凑,舍弗勒的轮毂驱动可以完全放在一个14寸的轮辋内,解放了发动机等传统动力总成占有的车身空间。


事实上,舍弗勒轮毂驱动系统已经在多种车型上得到成功应用。比如舍弗勒Mover、德国航空航天中心模块化概念车U-Shift、德国Innvelo 48V燃料电池概念车以及德国联邦教育和研究部资助的无人驾驶车辆等。


百年轮毂电机,终于踏入量产化元年?


在苏辉看来,轮毂驱动更容易在B端场景应用。乘用车面向终端客户,更追求成本的把控,而物流小车等应用,可以24小时不间断运行,更多的是考虑整个生命周期的使用,成本回收更容易。


这也符合企业的商业逻辑,一项新技术,如果只是小范围推广,企业无法做到营收平衡,这种吃力不讨好的事情必然走不长远。


“我们发现客户在各个领域有急切的应用需求,包括共享汽车、特种汽车、环卫车、机场用车等。虽然每一种应用场景量不大,但各式各样的应用场景叠加在一起,即能产生规模效应。”苏辉强调。


不同于以往,轮毂电机发展至今,已不仅仅是一个驱动电机,而是发展成集线控动力、能量回收、差速转向、辅助制动等前端技术于一体的智能汽车平台基础。有了模块化设计,舍弗勒对于各种应用场景的变化显得得心应手,因为它能大大节省产品开发周期和成本。


■移师中国,或两年内量产


这些B端应用场景,最早会在哪里落地呢?答案是中国市场。这也是为何舍弗勒会将轮毂驱动业务全球总部及研发中心移师中国的原因之一。


“首先,中国政府对于汽车电动化的推广力度是不遗余力的,而轮毂驱动也是国家支持的科研项目;其次,轮毂驱动与未来出行有很大的联系,包括面向自动驾驶的区间巴士,中国也是未来自动驾驶汽车的最大市场;最后,在如何把握市场机遇方面,中国人的研发速度一定比德国人要走得快。”苏辉娓娓道来。


“综上,我们判断舍弗勒的潜在客户一定是以中国市场为主。”


这从舍弗勒计划将轮毂驱动生产线建设在中国就可窥知。据透露,轮毂驱动生产线或将于2022年下半年或2023年上半年启动,具体取决于现在客户的项目情况。


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舍弗勒力推B端场景应用,是否代表轮毂驱动在乘用车量产是遥不可及的幻想?答案并不是。


“主机厂明白,轮毂电机是电动汽车的终极解决方案,也很想进入到这个领域,只是现阶段,大部分乘用车以技术储备为主,舍弗勒也与一汽等主机厂有密切联系,为今后量产可能做准备。”苏辉解释。


事实上,业内对轮毂电机研发始终保持跟进。吉利汽车研究院GEA项目团队日前专项调研亚太股份轮毂电机技术,双方就新车型平台进行了开发论证。


轮毂电机也给未来出行带来很多畅想。2019年,日本零部件企业NSK研发出了可直接从布置充电线圈的道路上获取电力的“第三代行驶中无线充电的轮毂电机(IWM)”技术,并成功进行了实车验证。这意味着将来,你的爱车可以一边等红灯,一边充电,增加电动汽车的便利性。


百年轮毂电机,终于踏入量产化元年?


■总结:


百年前,业内始终认为轮毂电机不具备商业价值,百年后的今天,舍弗勒用实际行动证明这一技术具有量产前景,虽然在乘用车市场应用仍有较大距离,但不妨碍轮毂电机给自动驾驶商业用车带来便利。更为激动的是,这一电动汽车终端技术,或将在中国市场大规模落地。


来源:汽车之家

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