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汽车零部件企业都在向电气化转型 轴承企业在做什么?

2019-05-10 07:00:18 解全敏 盖世汽车

环境问题的日益严峻以及燃油、排放法规的不断加严,使得全球汽车制造商在电气化路线上走得越来越快,越来越多的混合动力汽车以及纯电动汽车开始涌入市场。在这一背景之下,汽车零部件供应商们也纷纷加快电气化转型的脚步,以满足整车企业日益增长的需求,占领未来市场新高地。

汽车轴承企业自然也加入到了这一阵营之中。不过,作为一种高精密、高强度、高转速的汽车零部件,轴承在发动机、变速箱等传统燃油车相关部件中应用颇多,重要性众所周知,而在电气化车辆,尤其是电动汽车中,轴承的应用空间以及相应的要求似乎有所改变。在这一情况之下,汽车轴承企业面临着怎样的考验?又将如何应对?在近期举办的2019年上海车展上,盖世汽车采访到全球轴承行业知名企业NSK中国区副总裁郁国平,针对以上问题进行了深入交流。

电动汽车,汽车轴承,NSK

NSK中国区副总裁郁国平

电气化趋势下的技术革新

尽管相对于传统燃油车来说,混合动力汽车以及纯电动汽车在结构上有所区别,尤其是纯电动汽车,该类车型采用蓄电池、电动机、控制器及相关设备替代了原有的内燃机和油箱,但这并不意味轴承的需求会大幅降低。实际情况是,虽然相较于传统燃油车,纯电动汽车上某些轴承减少了,但另外一些轴承则在增多。 

郁国平指出,虽然纯电动汽车中没有了轴承用量较大的发动机和变速箱,但其同样需要驱动,同样需要环保、舒适以及安全,而为了满足这些要求,就需要大量机械式的部件去实现,“电动汽车中,电机数量增加,这些电机都是需要轴承的。不仅如此,只要有转动、滑动的地方就能够用到我们的轴承产品”。

当然不可否认的是,由于除了传统燃油车和新能源汽车通用的一些部件之外,电动汽车还增加了新的轴承产品需求,汽车轴承供应商必须进行具有针对性的创新研发。郁国平表示,电动汽车中,不同电机有不同的型号,要求的参数也是不同的,但是总体来说有以下几大共性:一、静音,“在电动汽车中,没有了发动机的声音,其它方面的噪音会更明显,所以电动车对于零部件的静音要求更高”;二、能量损失要低,效率要高,这与电动车的续航里程相关;三、环保,对环境要友好;四、质量可靠性,“不要为了某些特性而牺牲安全和质量”。

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NSK车载电机轴承技术展示

而基于在摩擦学、机电一体化、润滑等方面的技术优势,NSK针对以上四个方面进行了大量的研发,并取得了诸多的成果。据了解,汽车中所有电机所使用到的轴承,NSK都可以生产,包括驱动电机以及减速箱用的高速球轴承、电动空调压缩机用的球轴承、电动刹车系统用的滚珠丝杠等等,并且产品性能优异,NSK推出的驱动电机用球轴承,据称不仅可延长5倍寿命,而且降低20%摩擦力矩。

值得一提的是,在新能源汽车方面,NSK并不仅仅提供轴承产品,还研发有其它相关产品,例如减速机。就电动车而言,降低成本及延长续航里程,小型化及轻量化是电机的发展趋势,不过,电机既要小型化,也要保证输出特性,这就需要将其转速提高,而当转速提高到20000转以上,一般减速箱齿轮的静音效果以及寿命都将受到挑战。 

就此,NSK研发出了新型的减速机,该减速机并不靠齿轮来转动,而是通过油膜来实现。郁国平表示:“这一产品NSK是有专利的,将来是我们的一个重点产品,因为随着电机转速越来越高,这一类减速机的需求必然会越来越多。” 另据其透露,为提高效率,NSK还将考虑如何把高速电机、新型减速机、传统减速机等进行集成的方案,目前相关研究还处于前期开发阶段。

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NSK Traction Drive减速机构

可以看到,在汽车电气化趋势下,NSK正在展开一系列的产品布局。实际上,由于在新能源汽车方面布局得相对较早,新能源汽车相关的业务已经成为NSK新的增长点。郁国平表示:“我们在新能源汽车方面的优势是很多整车厂有目共睹的,所以在去年,我们获得的项目还是比较多的。虽然目前总体的量比较小,还是赶不上传统燃油车的量,但是因为增长比较快,业务贡献在不断增加。” 

更多元化的创新研发 

诚然,未来新能源汽车比重必定有所增加,但传统内燃机车型在较长的时期里仍将是市场主流,与此同时,智能化、自动驾驶以及共享化等趋势也在同步发生。因此,汽车轴承供应商同样需要满足这些方面的需求。郁国平表示:“传统燃油车不会一下子全部消失,相关技术还在不断更新换代,并且除了发动机、变速箱等方面产品升级的需求之外,车联网、安全、共享出行等方面也会对未来的汽车轴承提出更多的新需求,我们在这些方面的关注也不会放松。”

针对以上方面,NSK也进行了大量的研发工作。举例来说,在自动驾驶的过程中需要自动刹车的功能,因此对于这一部件的反应速度等方面有着更高的要求。而这不仅需要软件的配合,还需要反应更灵敏的机械装置的支撑,NSK开发的滚轴丝杠就具备这样的优势。郁国平表示:“软件自然十分重要,但是最终让车停下来还是要机械性的装置来完成。” 

另外一个值得关注的趋势是,随着自动驾驶的发展,未来的驱动将不再是传统的驱动方式,轮毂电机的使用或会增多。轮毂电机的好处首先是每个轮子可以单独控制,可以提高车辆的操控性和安全性;第二,轮毂电机把驱动的部件放到轮辋内,这使得车子上方的空间变大,布置方便,设计灵活性更高;此外,它在满足自动驾驶以及某些方面可能起到一些意向不到的效果。

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NSK第二代轮毂电机

当然,目前来看,轮毂电机上有诸多问题待解,例如簧下质量较高、整车成本控制等等,但技术也在不断更新,NSK在此次上海车展就展示了其第二代轮毂电机。在这一产品中,NSK开发了使用两个小电机及两速变速器的轮毂电机小型化技术,变速器可通过控制两个电机的旋转方向及转速实现平稳顺畅的换挡。据了解,轮毂电机可适用于多种不同驱动方式的车辆。

除此之外,NSK在上海车展还重点展示了其最新开发的灵动转向模块。据NSK技术人员介绍,灵动转向模块主要由轮毂电机、平行连杆式主动悬架以及电动油压制动系统用的滚轴丝杠三大部件组成,其中平行连杆式主动悬架是在每个车轮上有五个简单的执行器组成,虽然结构非常简单,但是功能非常独特,例如通过5组执行机构,可灵活控制车轮姿态(如外倾角、轮距、轴距、避震器倾角),提高汽车的安全性和舒适性;可实现后轮转向,减小转弯半径,提高汽车的操控性;无需传统转向管柱便可完成转向功能;通过机械式锁止机构,便可维持车轮姿态,减少电能损耗。

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灵动转向模块

值得一提的是,除了硬件能力的强化,NSK也在增强软件方面的能力。据了解,目前,NSK针对一些安全性要求高的关键性产品,会进行自主开发,或者与知名厂商进行合作开发。就在近期,NSK就成功开发了新一代转向控制软件。据介绍,该控制软件可以减少零件老化带来的影响,使转向系统保持良好的转向感,除了NSK主要产品的管柱式电动助力转向系统(EPS),该软件还可应用于齿条式EPS,甚至线控转向系统等多种产品。此外,它与高级驾驶辅助系统(ADAS)和目前正处于应用技术开发阶段的自动驾驶也具有较高的兼容性。

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采用新一代控制软件的转向系统试验车

总而言之,针对未来汽车需求,NSK已经做了诸多方面的准备。基于此,郁国平对于NSK接下来的发展也是十分有信心,“不仅仅是轴承产品,我们还将发挥我们的核心技术在轮毂电机、自动刹车系统等诸多方面进行研发,所以总体来说,我们在汽车行业不仅不会下降,还会有很大的发展空间。”

 

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文章标签: 电动汽车

 

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