近日，日本電產(chǎn)推出了一款適用于電動(dòng)汽車(chē)的輪轂電機(jī)。該電機(jī)被安裝在車(chē)輪內(nèi)，與前驅(qū)、后驅(qū)和四驅(qū)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)兼容。
該電機(jī)重量為32公斤，輸出功率100kW。日本電產(chǎn)稱(chēng)這種設(shè)計(jì)比占據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)艙的電機(jī)更加高效、也更輕和緊湊。為保障輪轂電機(jī)的高效運(yùn)行，該電機(jī)還配備了一個(gè)集成減速齒輪和一個(gè)油冷卻系統(tǒng)。電產(chǎn)計(jì)劃將在2023年前開(kāi)始大規(guī)模生產(chǎn)新型輪轂電機(jī)。
輪轂電機(jī)的輪內(nèi)主動(dòng)懸架系統(tǒng)是一種電動(dòng)系統(tǒng)，可以在3/1,000秒的時(shí)間內(nèi)作出反應(yīng)，自動(dòng)校正俯仰和滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。輪轂電機(jī)的設(shè)計(jì)也支持動(dòng)能回收。這意味著系統(tǒng)在制動(dòng)時(shí)可將一些自身的動(dòng)能給電池充電。
輪轂電動(dòng)機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)之一是動(dòng)力直接從電動(dòng)機(jī)傳遞到車(chē)輪。減小動(dòng)力行進(jìn)的距離，進(jìn)而提高電動(dòng)機(jī)的效率。例如，在城市駕駛條件下，內(nèi)燃機(jī)可能僅以20％的效率運(yùn)行，這意味著其大部分能量都浪費(fèi)掉了。而在相同環(huán)境中的輪轂電機(jī)以大約90％的效率運(yùn)行。
輪轂電機(jī)最早可追溯到1884年。在汽車(chē)剛興起時(shí)，由于技術(shù)的限制，當(dāng)時(shí)電機(jī)體積較大，笨重且難以操控；與汽油車(chē)內(nèi)燃機(jī)的靈活相比處于下風(fēng)。因此，輪轂電機(jī)被市場(chǎng)所淘汰。
盡管被乘用車(chē)拋棄了，但由于其較出色的扭矩和性能，在20世紀(jì)70年代，這一技術(shù)在礦山運(yùn)輸車(chē)等領(lǐng)域重獲新生。
近年來(lái)，隨著新能源汽車(chē)的發(fā)展，輪轂電機(jī)再次回到我們的視野中。目前包括Protean，舍弗勒，米其林，豐田，通用，GE等企業(yè)都在研發(fā)輪轂電機(jī)。之所以電機(jī)企業(yè)、輪胎企業(yè)和整車(chē)企業(yè)都在研發(fā)輪轂電機(jī)，主要原因在于，同內(nèi)燃機(jī)和車(chē)載電機(jī)相比，輪轂電機(jī)具有以下三大優(yōu)勢(shì)：
一、更加優(yōu)化的汽車(chē)結(jié)構(gòu)。對(duì)于傳統(tǒng)車(chē)輛來(lái)說(shuō)，離合器、變速器、傳動(dòng)軸、差速器乃至分動(dòng)器都是必不可少的，而這些部件不但增加了汽車(chē)的重量、也讓車(chē)輛的結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜，同時(shí)還存在需要定期維護(hù)和故障率的問(wèn)題。但是輪轂電機(jī)就很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。不僅能省略大量傳動(dòng)部件，還能讓車(chē)輛結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單。
除開(kāi)結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單之外，采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛可以獲得更好的空間利用率，同時(shí)傳動(dòng)效率也要高出不少。
二、多種驅(qū)動(dòng)方式。由于輪轂電機(jī)具有獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的特性，因此，可以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的前驅(qū)、后驅(qū)和四驅(qū)驅(qū)動(dòng)，并且全時(shí)四驅(qū)在輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛上實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常的容易。同時(shí)，電機(jī)的獨(dú)立運(yùn)行還可以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)最小幅度轉(zhuǎn)彎，這對(duì)于特殊車(chē)輛和大型車(chē)輛會(huì)更有價(jià)值。
三、提高能源使用效率。由于電機(jī)安裝在車(chē)輪上，這樣可以降低汽車(chē)啟動(dòng)時(shí)的動(dòng)力消耗，提高能量的轉(zhuǎn)化率。同時(shí)，輪轂電機(jī)卓越的動(dòng)力回收系統(tǒng)可以回收高達(dá)85％的可用動(dòng)能，這可以幫助其快速的啟動(dòng)和加速。
相比于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)和車(chē)載電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛而言，輪轂電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)車(chē)身輕量化，進(jìn)而節(jié)省能量的消耗。同時(shí)，安裝在車(chē)輪上的電機(jī)將會(huì)給電池帶來(lái)更多的安裝空間，以提高電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航能力。
盡管優(yōu)勢(shì)非常明顯，但目前輪轂電機(jī)還沒(méi)有大規(guī)模量產(chǎn)，原因就在于輪轂電機(jī)還存在一些尚未解決的問(wèn)題。
一、汽車(chē)的舒適性問(wèn)題。雖然整車(chē)質(zhì)量大大下降，但是簧下質(zhì)量大大提高了，這將對(duì)整車(chē)的操控、舒適性和懸掛的可靠性帶來(lái)巨大的影響。
二、居高不下的成本。由于目前輪轂電機(jī)還存在技術(shù)瓶頸，并不能大規(guī)模的列裝，而高轉(zhuǎn)化效率、輕量化的四輪輪轂電機(jī)價(jià)格居高不下，目前尚不足以吸引廠商進(jìn)行轉(zhuǎn)型。以Protean為例，其此前產(chǎn)量輪轂電機(jī)，每臺(tái)價(jià)格約為1,500美元。
三、可靠性問(wèn)題。由于將精密的電機(jī)安裝在車(chē)輪內(nèi)部，就算不考慮長(zhǎng)期劇烈上下振動(dòng)和惡劣的工作環(huán)境帶來(lái)的故障問(wèn)題，也要考慮輪轂作為車(chē)禍中很容易受損的部位，輪轂電機(jī)的維修成本偏高。,
四、電機(jī)冷卻問(wèn)題。由于電機(jī)本身就存在發(fā)熱的問(wèn)題，加上簧下質(zhì)量增加，制動(dòng)壓力就會(huì)更大，發(fā)熱也會(huì)隨之增加，如此集中的發(fā)熱對(duì)制動(dòng)性能要求非常高，目前只能寄希望于水冷、油冷。且電制動(dòng)系統(tǒng)會(huì)增加耗能，在目前電池難以突破的狀況下，這個(gè)問(wèn)題顯得更為突出。
目前來(lái)看，盡管這項(xiàng)技術(shù)還存在許多問(wèn)題，比如車(chē)輪工作環(huán)境過(guò)于復(fù)雜、耐久性不好保證、還有高速的震動(dòng)、噪音以及懸架的優(yōu)化等。
但輪轂電機(jī)這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的，不僅能節(jié)省大量空間，還能提升傳動(dòng)效率。
重金布局新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的恒大集團(tuán)，也在近日宣布5億元收購(gòu)泰特機(jī)電有限公司70%的股份，泰特電機(jī)持有荷蘭e-Traction公司100%的股份，而e-Traction公司擁有國(guó)際最先進(jìn)的輪轂電機(jī)技術(shù)。
目前，包括豐田、通用在內(nèi)的國(guó)際汽車(chē)巨頭都已經(jīng)涉足該技術(shù)領(lǐng)域了。未來(lái)將會(huì)有越來(lái)越多的整車(chē)廠選擇該項(xiàng)技術(shù)。
