传说中的“轮毂电机”，装备乘用车曙光已现？

技术处

撰稿人 | Koller

3月19日，德国舍弗勒轮毂驱动业务全球总部及研发中心宣布落地上海。轮毂电机驱动技术的研发和产业化，似乎迎来了新的曙光。

▲装备轮毂电机的舍弗勒Mover

舍弗勒早在2009年就已经展开了轮毂电机的研发，2019年，舍弗勒将轮毂驱动业务全球研发总部转移到中国，借助中国市场的巨大应用潜力，推进轮毂驱动产品的量产进程。如今该公司已经可以提供一系列具备量产条件的产品，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。

其实，轮毂电机这项技术早在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。但在此后的百年间，这一技术始终没有广泛应用。

那么轮毂电机到底具有哪些特点？其商业化量产又是否可行呢？

简单地说，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、传动轴等机械结构传递到车轮。而轮毂驱动是将电机直接安装在车轮上，省去了中间传动环节。

轮毂电机驱动方案的优点在于：

（1）可实现电子差速，转弯精度高，可以减少转弯半径，或不同转向角实现原地转向，甚至侧方位停车；

（2）无机械传动装置，传动效率更高；

（3）节约了底盘空间，有利于提升车内空间利用。

但轮毂电机的以下缺点，也长期阻碍了其大规模的商业化应用：

（1）轮毂电机会大幅增加悬挂系统的簧下质量，导致车辆的舒适性和操控性受到严重影响；

（2）电机装在车轮内，冷却空间不足，频繁刹停和加减速容易使得电机过热，进而导致电机材料退磁。

这两个缺点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2016年已被湖北泰特机电收购的Protean、e-Traction，以及Elaphe等公司都有相关的技术储备和专利，但目前仍处于小规模样车试验阶段。

随着近几年技术的进步和发展，以上两大阻碍轮毂电机技术大范围应用的技术障碍也有了一定的突破。其中，簧下质量大幅增加的问题，一方面可以由轮毂电机供应商通过轻量化技术解决一部分问题；而另一方面，可以由车企针对轮毂电机方案进行专门的底盘悬挂阻尼调校来解决。

轮毂电机过热消磁的问题，则可以由在轮毂电机中集成水冷散热装置来解决——例如此次舍弗勒所展示的轮毂电机方案，即采用了水冷散热装置（如下图）。在过去，由于轮毂电机在车轮内的布置空间有限，很难把水冷装置集成在轮毂电机中，而现在随着技术进步，可以把水冷机构集成在轮毂电机中，实现比油冷、风冷更好的散热效果。也有利于降低成本。

那么，既然簧下质量增加影响操控性、电机过热消磁这两个问题已经得到很大克服，轮毂电机实现商业化量产就指日可待了吗？笔者认为不然，轮毂电机现阶段要投入商业化应用，起码还面临着以下困难：

一、?轮毂电机方案在高速转向时的稳定性问题依然有待解决；

二、?扭矩和爬坡能力不行（因为布置空间限制，电机很难做大，扭矩上不去），而如果要在轮毂电机中集成减速增矩结构，又很难将其集成在轮毂电机狭小的空间中，还会进一步提高成本；

三、?还是那个问题，成本依然太高。

因此，在现阶段，轮毂电机还只适合在机场摆渡车、港口物流运输车等对扭矩和爬坡能力要求不高的大面积平地路况下投入应用。

从舍弗勒的官方资料也可以看到，目前该公司量产化的轮毂电机产品，还只是应用在自动驾驶区间巴士、物流运输车、特种装备等车辆上。

如果像舍弗勒一样，在轮毂电机的研发上投入重金的配套供应商，在现阶段依然无法拿出解决以上技术瓶颈的系统性方案，轮毂电机的大范围商业化，在私人乘用车领域的普及过程，依然道阻且长。

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文章来源：《装备维修技术》 网址: http://www.zbwxjs.cn/zonghexinwen/2021/0325/974.html