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【汽车与环境】中国汽车工程学会齿轮技术分会主任吕超:新能源汽车分布式驱动轮毂电机应用前景广阔

盖世直播 2019-09-22 12:53:23
核心提示:2019(第七届)汽车与环境创新论坛嘉宾演讲实录!

9月20-21日,由中国人才研究会汽车人才专业委员会指导,国家特聘专家汽车组及盖世汽车主办的“2019第(七)届汽车与环境创新论坛”隆重举办,此次论坛以“一个主论坛+四个平行论坛”的形式,携百名行业权威嘉宾,共同探讨中国汽车产业在转型升级的新形势和新常态下,整车厂与零部件企业协同创新、升级做强、共同应对严峻市场和产业变革挑战之发展路径。以下为中国汽车工程学会齿轮技术分会主任吕超在现场的精彩演讲实录:

恒大,轮毂电机,

中国汽车工程学会齿轮技术分会主任吕超

吕超:我想通过讲轮毂电机的产业化进程,跟大家把轮毂电机这个产物讲一下。刚才各位专家言论均有涉及轮毂电机,我认为轮毂电机技术路线现在有两条,一种是电机,通过提高转速,提高功率密度,然后加机械减速箱;令一种是直驱。这两种一个追求高速,一个追求低速,当电机转速高达15000转、18000转、20000转后,通过加装一个机械减速器,这种减速器原理是在原值上降低速度。

我讲一下分布式驱动,因为现在分布式驱动有很多种形式。其中有轮边驱动,有轮毂电机等,轮边驱动是变速机加一个减速箱,现在还有轮内电机,电机在轮子内部,跟轮毂电机不一样,它是要加一个行星减速器,加装一个机械减速箱。还有分布式驱动桥,这个驱动桥是电机直接安装在桥上,然后通过在电机旁加一组减速器,同时在轮毂里面加一组行星加速,也是两级减速。

今天重点讲轮毂电机,轮毂电机最大特点是没有任何的机械传动装置,我今天做报告的身份以学会名义,我是中国汽车工程学会齿轮技术分会主任。将来发展轮毂电机最大难度除了控制机,或许其后就是减速器,减速器要可靠,齿轮设计、振动、噪音、润滑油,甚至包括两边的轴承都异常重要。

轮毂电机从转动层面,要把它称为非接触性,没有任何钢性的机械传动。另外把它又能称为线控传动。大家知道现在有线控制动、线控专项。轮毂电机是线控制动,导线一直到轮胎,好处是噪音低。我跟大家介绍轮毂电机只有550转,22.5寸550转,550转电机有多大噪音?是没有任何机械转动声音的。

另外轮毂电机故障率很低。大家知道现在新能源汽车故障率最多是机械部分,不是电机部分。我讲轮毂电机,电机、电控这三方面,轮毂电机大多数情况下是智能控制,主要有一个算法,电子差速,集成电机、电控驱动系统。我讲的轮毂电机,主要讲电机、电控还包括更多的部分,高低压系统,还有电池方面的软件。所以高度集成的电机设计。荷兰38年的技术积累,先进的外转子电机机构,电机控制器集成在电机里面。

大家知道,大家刚才讲的更多是中央电机,中央电机有减速箱,电机要通过减速箱、转动轴、差速器到轮毂。

轮毂电机刚才讲到一些优点,当然也有缺点。现在可以明显看到,我们和德国西门子电机在10台公交车上加装轮毂电机通过三年时间去对比,续航里程相差40%。今年10月参加比利时科创展的时候,我要带国内一些客户去交流,特别是这交流节能的数据。统部件减少80%,没有了变速箱,变速箱可能一年换一次油,这个电机没有任何机械,零维护成本,他说的30%是整个生命周期,零维护成本100万公里零故障,这个可靠性大大提高。

现在讲汽车结构,原来带变速箱、差速器,轮毂见效以后空间大,很干净,不用考虑变速箱放在哪,没有的振动的噪音。后来我们在国内除了装公交车以外,我们还在装配卡车,大家有机会可以去三一重工,坐坐我们给他们供货的轮毂电机卡车,噪音非常低,比轿车噪音还低。

这里面对比了中央电机、轮边电机和轮毂电机。我们现在轮毂电机跟德国的CF在德国的卡车和公交车PK市场,他拿的就是轮边,我们拿的就是轮毂电机跟他们PK。根据我们的数据看个效率15%以上。续航里程比中央电机高40%,我们这个数据在德国,在国内开发一些车型,一些厂家对软件控制,对PCM、PVM可能要差一些,原理主要是通过变速箱、差速器耗能的。

他的优点提高整个车的操纵写性、稳定性、可实现时线控驱动、线控制动和线控转向,系统响应快、控制精度高、响应时间短。可采用多轮独立驱动,通过牵引力控制、扭矩矢量控制等算法,提升车辆过弯时的稳定性和平顺性。它的核心技术就是多电机控制,控制多个电机。

这是荷兰的产品,这是一个典型的产品,接近1万牛米,总重量是465公斤。这个电机也要做进一步优化,尤其是轮毂电机也在我们这来产业化。主要有几个大的问题:

第一个成本问题,没有完全国产化,特别我刚才讲的中车也好,刚刚蔡博士也讲没有国产化,电机控制器非常贵,欧洲拿过来两个电机控制器1万块钱,国内一个一万5三万块钱,加起来差4万块钱。还有一些轮毂国产化。另外将来电机的优化设计、质量重,轿车的轮毂电机不能用在前轮,只能用在后轮,如果恒大两个三合一电机,后面用两个轮毂电机,不能用在转向轮上,转向轮上比较沉。商用车不存在这个,商用车都是后驱。

蔡博士讲的,将来这个做优化能不能做成大的电机控制器小电机,还进一步优化,或者增加两个东西,这样把输出的扭矩还进一步增加。

今天我听完之后也非常受启发,特别是蔡博士和中车的伍总,还有各位专家、张教授的演讲受益匪浅。我觉得将来都可以在一起合作,将来轮毂电机的应用、产业化,应该说有非常好的支持。

这里面轮毂电机Themotion不是卖电机是卖总成,他一个卖25万,我们卖17万。里面核心包括电机控制器,还有PCM,控制两个电机控制器的电子插速控制器,高压配电系统,还有软件,软件要跟PMS集成,相当于整车VCU控制PCM,PCM控制多个MCU,还有跟电池DMS出去。大致是这么一个方式,在上面是整车的VCU。

这个技术从1981年积淀到现在30多年,荷兰人搞这个应该说也很超前,1981年中国谁太谈纯电动汽车,荷兰人就敢研发这个东西,一研发就研发这么多年。我觉得国外在科研方面的工匠精神值得我们学习,并不是说车间里面的工匠精神,而是研发上一直研发这么多年。

200多项国际发明专利,这些证书。现在的应用推广在欧洲8个国家、15个城市,都在应用。特别是近期,特别是今年的需求量越来越大了,欧洲基本上所有的巴士都要计划电动巴士还有光管巴士,以后去旅游基本上轮毂上装的都是轮毂电机。特别是荷兰这个轮毂电机。将来中国产的轮毂电机直接给他,他再卖过去。

大家以后有机会可以去看一看,因为很多是在欧洲做的改装,这是他的实验材,有简单的一些装配。以后所有的电机的国产化,还有电机的生产全在中国,电机控制器在天津。

中国基地生产的商业化轮毂电机在天津进行国产化,目的是进一步压缩成本,售价整体17万,将来卖12万,能不能卖得更低,批量后或许可行。现在看轮毂电机的需求,目前看前景还是非常好,我们除了汽车在国内是通过终端市场拉动,大家知道今年市场可能国内还是不太乐观,但是通过恒大内部市场拉动的,纯电动汽车接近一万台,目前500多台,大巴车就200多台。未来把轮毂电机和无人驾驶用在一些场景上,用的场景越多,未来的市场越好。整个地产场景内本员工的搬车需求变大,目前看轮毂电机适合这种终端车辆点单把车辆拉起来,拉到一千万以上的应用,国外的市场也可以开拓得更快一点。

另外现在这个轮毂电机还用在工业上跟奥蒂斯(音)的电梯,一个没有钢缆的电梯,一个电梯四个轮毂电机,价格一核算,让我报10万台,我报35个亿,我们也是开拓国外高端市场。未来竞争这种电梯的量也非常大,他用四台电机。另外中车也有,跨度是单轨,我们跟马来西亚的一个公司,他们开发单轨这个也用到轮毂电机。

所以轮毂电机商业化及产业化,在资本和创业团队的努力下,在国内产业化已经到了可喜的时刻,应该说能有成果出来了。希望大家多关心、多支持,特别在产业链配套上,将来我们想把控制器也国产化。

敬请关注盖世汽车“2019(第七届)汽车与环境创新论坛”直播专题!

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