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轮毂电机到底行不行?这些汽车教授的回答扎心了

“轮毂电机技术与中央电机相比可以为电动汽车提高15%的续驶里程。”湖北泰特机电有限公司总裁何君正这番言论,再次引发业界对轮毂电机技术的关注。

轮毂电机被一部分人认为是新能源汽车驱动系统最佳解决方案。其最大的特点就是将驱动、传动和制动装置都整合到轮毂内,省略了离合器、变速器、传动轴、差速器、分动器等传动部件。

它的出现,很有可能颠覆汽车零部件产业格局。

轮毂电机技术在全球范围内起步较早,但在国内还不成熟。

目前国内90%的电动汽车企业都是走中央电机驱动的路线,这个技术实际上就是从传统汽车转变过来的,绝大部分车的底盘还是传统车的底盘,没有按照纯电动汽车的特点来开发。

那么,被很多人看好的轮毂电机为什么至今还没有大面积铺开?

就目前来看,业界对轮毂电机技术的观点分为两派。一方认为,轮毂电机有明显优势,技术已经可以达到产业化水平;另一方认为,轮毂电机技术瓶颈很难突破,短期内不宜大规模推广。

轮毂电机究竟还存在哪些问题?这些问题到底能不能解决?

电机过热退磁如何解?

轮毂电机材料退磁是业界比较关注的问题。

车轮由于经常需要处在大负荷低速爬长坡工况下,电机又放置在狭小的车轮内,容易出现冷却不足导致电机过热,另外制动也会导致电机过热。

清华大学汽车技术研究院院长宋健对电动公会表示,过热会导致电机材料退磁,从而直接影响整车性能。

宋健

“在汽车制动时,制动器会产生很大热量,热量会直接传到电机上,一般情况下,电机材料达到200℃以上时会退磁,目前还没有任何技术方式可以解决这个问题。”

清华大学教授连小珉也直言,电机热退磁现象确实存在,但如果有良好的冷却系统,能让热及时散发,可以避免电机材料退磁。

连小珉

目前水冷已经有人设计出来了,水冷来冷却定子,转子可以由风来冷却。

另外,电机最大的热量来自制动器,汽车在制动过程中产生的热量会对电机有附加影响,如果把热量有效隔开,也可以减轻电机的热负荷。

“现在的情况是轮毂电机开发商只做电机,不做轮毂。其实轮毂可以做成风扇的形式来达到冷却效果,如果把轮毂和电机放在一起综合设计,有可能得到额外的冷却效果。”连小珉说。

再来看看轮毂电机企业是怎么解决散热问题的。

湖北泰特机电有限公司总裁何君正表示:“效率是我们要重点考虑的,在不影响电机使用效率的情况下,我们通过严格的散热分析,决定采用水冷的方法进行散热,主要是从冷却水路的布置当中考虑,我们完全能够达到整个电机的使用要求。

何君正

在轮毂电机领域深耕多年的Protean电机公司CEO陈国贤认为,电机永磁体温度达到140℃的时候就会出现退磁现象。那么,如何让磁体低于140℃?

陈国贤

“我们的办法是将硅钢片放置在刹车盘内进行防护,汽车在制动时摩擦产生的热量会进行一层层隔热处理,加上在电机定子里使用冷却水进行降温处理,从而使电机材料达到不会退磁的温度。”

陈国贤表示,我们通过有限元分析得出的实验结果是到达永磁体的温度可以控制在90℃左右。

簧下质量增加之痛如何解?

如果说电极材料过热导致的退磁问题能够解决的话,那么决定轮毂电机是否能够产业化的另一堵墙就是簧下质量的大幅增加,这个问题的严重性关乎轮毂电机的“命运”。

对于普通民用车辆来说,常常用一些相对轻质的材料比如铝合金来制作悬挂的部件,以减轻簧下质量,提升悬挂的响应速度。

而轮毂电机恰恰较大幅度地增大了簧下质量,同时也增加了轮毂的转动惯量,这对于车辆的操控性能很不利。

宋健认为,现在不是谈轮毂电机成熟不成熟的问题,如果技术成熟了,把它放在摩托车上应该没问题,但放在汽车上会存在先天性弊端。

对汽车来讲,簧下质量会对汽车的性能产生很大影响,原来的驱动系统是在悬架以上,而轮毂电机会使悬下重量增加一倍多,这对汽车的平顺性严重恶化,不是轮毂电机不能用,而是应用在汽车上会严重影响其性能。

针对这一问题,上海交大汽车工程研究院副院长殷承良认为,对悬架结构做出重大改变或许能避免这个问题,但悬架的变化就相当于整车全新一代的车型开发,难度很大。

殷承良

不过,连小珉教授对此有不同看法,虽然他也认为簧下质量对整车性能的影响确实存在,但他同时强调,相比传动燃油车,电动汽车的簧上质量也在增加,比如电池的重量。

“簧上质量与簧下质量按同比例增加时,整车性能受到的影响就不会那么突出”

虽然随着技术的进步,电动汽车会逐步轻量化,但轮毂电机技术也会不断进步,向轻量化的方向发展。只要簧上和簧下质量保持比例,对整车性能的影响就不会太大。

是否具备产业化条件?

目前来看,轮毂电机除了电极材料过热退磁和簧下质量增加存在争议外,轮毂电机能否与整车如何有效集成以及电机的一致性、耐久性差的问题也成为影响产业化进程的因素。

北京航空航天大学交通科学与工程学院教授徐向阳对电动公会表示,轮毂电机只能在非常有限的特殊应用中试用,对于在汽车上的应用,不能仅就轮毂电机本身论,必须从整车角度来看轮毂电机在产业化应用的可能性。

“从整车的角度,对于真正意义的电动汽车来说,轮毂电机在“十三五”根本没有产业化的可能。”徐向阳说。

在集成方面,连小珉教授认为,如果要搭配轮毂电机,整车要改进悬架参数来匹配,这并非技术瓶颈。

在我们把燃油车改成电动汽车时,由于簧上质量加重,悬架进行了调整,那么在应用轮毂电机时,悬下质量加重也需要调整这一部分。

轮毂电机的开发商和车厂一定要配合来做这件事,这样有助于发挥优点,克服缺点。目前确实存在很多技术问题,但如果缺乏规模化的商业应用,突破速度会很慢。

国内外有一些整车厂已经在尝试使用轮毂电机作为汽车的驱动方式了,但都没有大规模应用,只是停留在测试阶段。

当然,还有很大一部分整车厂拒绝采用轮毂电机。

“在现有的技术条件下,如果将轮毂电机应用到汽车上可以运行,车企为什么不去试一试?希望业界在对待新生事物态度上能够更加积极。”连小珉说。

目前国外比较有名的轮毂电机生产厂商有英国的Protean电机公司、加拿大的TM4公司、著名的轮胎生产商米其林公司和日本的普利司通公司。

其中,Protean已与多家整车厂商合作研发了20多款装置轮毂电机的样车和改装车型,包括福特F150-EV、VolvoC30 SeriesHEV、沃克斯豪尔Vivaro货车、广汽传祺mmpchiEV以及基于梅赛德斯奔驰E级的巴博斯纯电动与混合动力车型。

在轮毂电机发展上,可以说Protean已经走在了前面。

虽然轮毂电机还面临其他问题的挑战,但依旧有越来越多的国内汽车厂商和电机生产商开始注意到这项技术,比如一汽-大众和广汽传祺纯电动汽车都曾尝试使用过轮毂电机。

国内研发轮毂电机的企业屈指可数,但也不乏勇于开拓的新军出现。

亚太股份以参股方式投资斯洛文尼亚轮毂电机技术公司1000万欧元,并在中国设立了合资公司,这正是对轮毂电机未来充满自信的表现。

湖北泰特机电有限公司也是或内比较早布局轮毂电机的企业,轮毂电机已经在全球8个国家10多条纯电动商用车的路线上运营,最早的一批是从2009年开始营运。

此外,还有一些国内企业也有涉足轮毂电机,比如天海集团也在天津成立了工厂,聚焦轮毂电机的研发,万安集团与Protean合作推动轮毂电机在国内量产等。

虽然目前轮毂电机还处于小范围试验阶段,但被业界很多人看作是未来新能源汽车驱动解决方案,如果能在工程上解决技术难题,轮毂电机驱动技术将在未来的新能源车中拥有广阔的前景。

来源:aniolybiznesu网

作者:电动公会

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