中国工业报 齐雪岭
时至今日,仍有一些人对轮毂电机的机械成熟性抱着怀疑态度,并在难以降低的簧下质量、制动所产生的热量可能导致电机材料发生退磁、较为恶劣的工作环境下防护难等方面纠缠不休。
3月21日,天津天海同步集团有限公司董事长、中国汽车工程学会齿轮分会主任、有“中国轮毂电机第一人”之誉的吕超,在第四届中国汽车企业创新大会暨中国汽车企业创新“AII安亭指数”发布会上,直面轮毂电机的“怀疑论者”,再一次阐述了自己的观点。
轮毂电机优势因电动化而凸显
轮毂电机自1900年被保时捷首次应用,至今已逾百年,却始终没有真正“战胜”过传统机械机构轮毂。虽然早在20世纪70年代,轮毂电机技术就已广泛应用于矿山运输车等专业领域,但在商用车领域,仍未成为主流。这是应用时机不成熟所致。吕超认为,汽车电动化时代的到来,才给了轮毂电机大显身手的机会,才让轮毂电机的优势得到充分显现。
“传统汽车行驶,需要经过发动机、变速器、传动轴、差速器、刹车系统等一系列环节。每一环节不仅要有动力损耗,还会因硬件的磨损,继而影响软件的执行精度”。吕超认为,轮毂电机拥有线控动力、线控转动和线控制动三方面的优势。以其非接触传动,既可减少摩擦损耗,做到100万公里零故障,又可降低能源消耗和碳排放,实现更为高效的动力输出,还能单独控制每一个轮子的运动方向,在狭窄空间内掉头,让双头车拥有相同的行驶速度,满足特殊条件下使用。
针对“怀疑论者”对轮毂电机机械成熟性的质疑,吕超则是用事实解惑。轮毂电机在欧洲经过了数十年研发、应用,技术基本已经成熟。轮毂电机从开发阶段多物理场耦合分析,到全面测试验证以及独立第三方检测,再到主机厂应用验证,已经达到欧洲RDW认证标准以及中国强制性检测认证标准,多家主机厂业已装车并拿出了验证公告。沃尔沃B7000自2009年首次应用轮毂电机以来,至今已在8个国家收获着运营良好的结果。如今,轮毂电机技术更成熟并且产品稳定性更好。
“中国现已拥有并掌控了轮毂电机技术,且具备了在商用车领域大规模使用的条件,但还不能一蹴而就”。吕超认为,“现在最大的问题是成本偏高。这个问题完全可以通过推进国产化、规模化、产业化得到解决。”
轮毂电机是无人驾驶最佳智能执行平台
去年4月,吕超辞去恒大科技集团常务副总裁一职,就是为了全身心地投入到轮毂电机的研制和推广上来,继而推动轮毂电机行业的快速发展。他坚信,轮毂电机是新能源汽车在大数据时代下,以智能控制算法为基础,实现自动驾驶的“终极”解决方案,尤其在商用车自动驾驶领域有着得天独厚的优势。
“从我们在欧洲进行试验所得到的实际工况来看,一辆16T的商用车,在整个工况里96.22%的制动能量由轮毂电机吸收,只有3.78%的能量需要使用机械制动器,轮毂电机有很强大的能量回馈能力。”吕超认为,轮毂电机的自身优势结合自动驾驶的软件决策系统,可以做到对能量最大程度的利用与回收,这是现在其它传动形式很难比拟的。
至于安全性,经过欧洲商用车领域数十年应用得出的数据表明,轮毂电机相比于其他执行机构,反应速度要快十倍,极具高可靠性和低故障率。对此,吕超用数据加以说明:“作为执行系统,传统车辆通过中央驱动或轮边驱动,一连串的机械机构响应,所需时间大约在400~550ms;而轮毂电机仅需要电气响应,从命令发出到执行仅需40ms。如果在相同制动力的情况下,当车辆行驶速度为100km/h,二者的制动距离将有10米之差,这可是人命关天的10米之差”。
轮毂电机还可以作为无人驾驶的感知系统。吕超指出,“数字化轮毂电机可以采集每个车轮的扭矩、电流、速度、加速度、位置等信息,为自动驾驶系统感知融合更强大的数据。”
行动起来前景可期
对于轮毂电机的应用前景,中国汽车工程学会名誉理事长付于武在第二十二届中国汽车工程学会齿轮分会学术年会上做出预判:“轮毂电机产业化还有最后两公里”,而“国内的产业化应先从商用车领域开始”。 北京航空航天大学交通科学与工程学院教授徐向阳也表示:“变速器电动化技术路线终极目标是分布式智能电驱动底盘系统,必须要运用轮毂电机”。
中国既是汽车制造大国,也是汽车消费大国。按照《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》,2025年我国新能源汽车销售量要达到汽车新车销售总量的20%左右。据此推算,2025年汽车新车销售总量如果达到3000万辆,包括纯电动和混动汽车的新能源汽车销量就是600万辆左右。根据吕超预测,随着新能源汽车技术的成熟和配套设施的完善,我国新能源汽车销量2030年达到1500万辆,2035年突破2000万辆、占汽车总销量的50%以上,而由此将形成万亿级市场,定会将各路资本、多家企业,吸引到轮毂电机技术产业化的大潮中来。
具有前瞻性的企业已经行动起来。这是吕超最愿意看到的。亚太轮毂电机已经在黑河完成实验,虽然还在工程开发阶段,但Elaphe技术发展还是很快的。Protean已经在天津投资建厂,具备小批量量产能力,有望成为乘用车领域最早实现量产的企业。舍弗勒轮毂驱动生产线最快会在2022年下半年或2023年上半年启动。
吕超表示,他不仅是中国轮毂电机产业化的鼓动者,更要做中国轮毂电机产业化的践行者。天海同步集团正在加紧推进轮毂电机研制基地建设,有望今年下半年投产,力争率先实现轮毂电机国产化和产业化,带动国内轮毂电机技术产业化进程的全面换挡提速。同时,天海同步集团还将与地平线进行战略合作,以轮毂电机采集的数据赋能车载高精度地图,根据不同路面、抓地力等信息,优化自动驾驶车辆的算法和控制。
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