要产业化？轮毂电机能否迈过这几道坎？

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新能源汽车的驱动技术与传统内燃机汽车不同，其中有一类驱动技术有着很大的发展前景，这就是轮毂电机技术。

业界很多人将轮毂电机看作未来新能源汽车驱动解决方案，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，由于轮毂电机具备单个车轮独立驱动的特性，因此无论是前驱、后驱还是四驱形式，它都可以比较轻松地实现。目前，这项技术已经被多种新能源车型应用，但尚未大规模产业化。这种技术一旦实现产业化，将对现有的电动汽车传动系统造成颠覆。

最近，记者了解到，有公司在潜心进行轮毂电机研发，并积极推动产业化，认为在”十三五“期间就能实现突破。

但是，业内也有很多人认为这项技术尚不成熟，还有几道坎要过，短期内无法实现大规模推广。

那么，轮毂电机属于“中长期规划”，还是已经到了产业化临门一脚的时候？近日，本报记者对业界专家和企业人士进行了采访，他们对轮毂电机所面临的产业形势作了深入、细致的分析。轮毂电机究竟还存在哪些问题？这些问题到底能不能解决？听听他们怎么说。

Protean电机公司开发的轮毂电机

问题一：增加簧下质量 能否影响车辆性能？

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。上海交通大学汽车节能技术研究所所长、教授殷承良对记者表示，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。

清华大学汽车工程开发研究院常务副院长、教授宋健与殷承良观点一致。他认为，增加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，轮毂电机会使簧下质量增加一倍多，这对汽车的平顺性影响严重，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。

殷承良提出，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。

清华大学教授连小珉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，相比传统燃油车，电动汽车的簧上质量也在增加。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。

在Protean电机公司CEO陈国贤看来，增加簧下质量对电动汽车性能肯定有影响，但通过对整车悬挂和减震器进行适当调整之后，影响将会大大降低。

陈国贤表示，根据英国莲花工程公司、英国考文垂大学分别的研究结果表明，增加簧下质量后可以看到区别，但总体区别较小，对一般司机而言区别不会很明显。这方面问题可以通过底盘调校来完善，但需要车厂配合完成。

问题二：电机材料退磁如何解决？

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。宋健对记者表示，过热会导致电机材料退磁，从而直接影响整车性能。在汽车制动时，制动器产生很大热量，热量会直接传到电机上，一般情况下，电机材料达到200℃以上会退磁，目前还没有哪种技术方式可以解决这个问题。

连小珉则认为，电机热退磁现象确实存在，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。目前水冷已经有人设计出来了，用水冷来冷却定子，转子可以由风来冷却。

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，可以减轻电机的热负荷。在陈国贤看来，电机永磁体温度达到140℃的时候会出现退磁现象，那么，如何让磁体低于140℃？他介绍，Protean 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。我们通过有限元分析得出的试验结果是到达永磁体的温度可以控制在90℃左右。

除了热退磁外，电机在高强度震动情况下也可能产生退磁现象。宋健对记者表示，轮毂电机的质量越轻越好，同时能量密度也越大，能量密度大的电机大部分是永磁电机，永磁电机在高震动加速度情况下会产生退磁，这是由材料决定的，现在还没有发现高能量密度的电机材料，震动退磁问题几乎无法克服。对此，陈国贤表示，Protean公司技术人员认为，极高强度震动的确是退磁的原因，但其开发的电机可以承受很强的冲击和震动，可以做到不让电机产生退磁。

问题三：电机与整车如何有效集成？

轮毂电机在集成方面与整车的悬挂系统关联很大，电机做好了，却不考虑与整车集成方面的问题，也很难有效运行。北京航空航天大学教授、汽车工程系科研副主任徐向阳认为，轮毂电机只能在非常有限的特殊应用中采用，对于在汽车上的应用，不能仅就轮毂电机本身而论，必须从整车角度来看轮毂电机在产业化应用的可能性，对于真正意义上的电动汽车来说，轮毂电机在“十三五”没有产业化的可能。

殷承良提出，轮毂电机对整车底盘平台有重大影响，若想轮毂电机有效地应用在电动汽车上，整车厂必须做相应改变，但底盘平台的开发费用一般需要几十亿元，成本过高，一般整车厂很难接受。殷承良认为，在现有的底盘平台基础上，普通电机足够用了。如果有车厂开发出适合轮毂电机搭载的底盘平台，才会显示出轮毂电机的优越性，现在只是体现了轮毂电机单体表面上的优越性。

在集成方面，连小珉同样认为，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，簧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。

另外，连小珉强调，主要是整车悬架参数需要调整。不是重新开发一个底盘，而是对底盘进行部分调校，我们很多车厂已经掌握了底盘调校技术，至于他们会不会来做这件事，主要还是看市场需求。

问题四：一致性、耐久性差如何解决？

轮毂电机电动汽车最大的特点是将集中驱动变为分布式驱动，目前业界对分布式驱动系统是否存在一致性差的问题广为热议。一位不愿透露姓名的业内专家对记者表示，他买过几家新能源汽车企业研发的轮毂电机，性能很差，力矩跟踪误差大，动态跟踪反应时间都在五六十毫秒以上，一致性很差。电动汽车装上这样的轮毂电机很难跑起来，跑直线还将就，稍加转弯就会失去稳定性，这是国际汽车领域的难题之一。

陈国贤不这么认为，他表示：“目前好的轮毂电机可以做到很小的误差，在整车控制器控制轮毂时可以在5毫秒内相互传送一次扭矩指令，控制器会在汽车加速、刹车或转弯时对每一个电机扭矩进行纠正，在左右轮转速不同时，扭矩可以达到一致，四轮驱动时也一样，这一点中央电机无法做到。”陈国贤说。

在耐久性方面，宋健认为，目前电机本身的性能还没有达到一定技术水平，轮毂电机放在车轮上，它的震动加速度会很大，这会影响整车平顺性，就电机本身而言，它能不能经受住这么大的震动加速度也是一个问题。

另外，轮毂电机对功率密度提出更高的要求，这也是业界担心的问题。连小珉认为，在固定体积的限制下能不能做到更大的功率很关键，国内普遍做得比较低，从国际范围来看，已经有人做出大功率的轮毂电机了，能够达到汽车要求。