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推广新能源汽车,其基本意思,就是汽车电动化。什么是“化”呢?汽车实现电动是一个终极目标,而实现这个目标是一个过程。把大目标实现的大过程,化解成一个一个小目标的可以实现的小过程,就是“化”。中国政府提出新能源汽车“以纯驱动为主“的技术路线,许多专家还是表示怀疑,能不能实现?认为日本人的混合动力技术路线还是比较靠谱。笔者理解,在纯电驱动提法的基础上,再推动轮毂电机的应用,就更接近目标了。不过实际情况是,推动起来十分困难,有什么办法把轮毂电机推广应用起来呢。

笔者讨论如下:

一、目前电动化的瓶颈还是动力电池比能量太低

《汽车产业中长期发展规划》中,明确提出,到2020年国内动力电池单体能量密度达到300Wh/kg,系统比能量达到260Wh/kg,成本降至1元/Wh以下。

中国新能源汽车推广应用,从2001年开始算已经18年了,从2008年开始已经10年,要解决核心问题是,要将动力能量密度从过去的60Wh/kg水平提高到300Wh/kg。

动力能量密度300Wh/kg,是什么意义呢?这样说吧,如果这个指标实现了,电动汽车在整个生命周期内,其(购置+使用)成本,与燃油汽车基本持平。换一句话,这个指标能实现,纯电动汽车才可以与燃油汽车同台竞争了。

也就是说,动力电池比能量这个瓶颈,没有得到有效解决以前,其他先进技术推广应用,如燃料电池发电机、轮边电机、轮毂电机的推广时机,为时过早。(注:燃料电池发电机、轮边电机、轮毂电机自身产品研发是必须的,笔者说的是,普遍装车的时机不到。)

二、2020年以后,电机在电动汽车推广中的矛盾会更为突出些

新能源汽车技术有三个方面,动力电池、电机、电控。电控是公用技术,车用电控等级要高一些而已;这里的电机是汽车专用的,有特殊性要求;动力电池,在汽车电动化过程,处于绝对瓶颈处。

换一句话,目前汽车电动化,动力电池、电机、电控,必须同步攻关,但是财力重心要用在“动力电池”一步一步的地转型升级上。国家财力是有限的,在新能源汽车推广应用中,电机基本上是没有补贴的。这里有这样2层意思,一是电机技术在“动力电池、电机、电控”不是最差的,二是电机产品与目前汽车电动化水平是基本适宜的。

到了2020年,动力能量密度300Wh/kg,这个瓶颈得到基本解决,其比能量提升更为困难了。由于电动汽车技术总是要进步的,这个时候,电机技术进步会提到相当重要的位置上来。(注:时以为位显)。

三、轮毂电机为何推广应用不起来,主要是自身原因

(1)电动汽车驱动形式基本分为2大类:

①集中式驱动。发动机变成了电动机,变速器、传动轴和差速器等传动装置与整个底盘布置形式和传统燃油汽车十分相近;

②分布式驱动电动汽车,不再采用一个集中电机来驱动,取消了传动装置,比如轮毂电机分布在四个车轮上;

汽车电动化,最佳动力形式是电机分布在四个车轮上。其原理很简单,而工程上,要求产品安全可靠,经济适用,尤其是汽车产品,要求更高,不是一件容易的事情。

四、如何可以推广应用起来呢?

(1)目前目标可以明确,电机分布在四个车轮上;

(2)目前的现状是,集中式驱动有一个中央电机,也有同轴上安排不功率的两个电机,还有前后桥上个安排不同一个电机的。

(3)面临的挑战:

①分布式电动汽车转矩波动,汽车的操纵性变差;

②车轮里装电机,其重量会增加,即非簧下载质量增加,汽车的舒适性和操纵稳定性变差;

③四个电机同时装在车轮上,如果有一个电机失效,整车安全性没有保障;

④四个电机同时装在车轮上,汽车转弯,四个轮子的差度如何控制?

(4)解决策略研究:

①电动轮的集成。也就说,不是讨论轮毂电机应用,而是要讨论电动轮了的集成。目前世界上,有舍弗勒电动轮、TM4电动轮、米其林电动轮三种,目前中国还没有成熟电动轮批量生产厂家;

②转弯四个轮子的差度控制,重庆大学已经完成这个项目研究。其介绍说,分布式电动汽车不需要差速器,可以通过每个车轮的转矩精确控制实现差速控制

a)如果四个轮子转速不一样,会产生一个附加的力矩,这个力矩可以控制转向过程中的稳定性;

b)如果过度转向,加入一个反方向的附加转矩,可以提高转向稳定性;

c)在直线行驶工况下,能保证四个车轮的速度是一样的。

③底盘一体化稳定性控制和簧下质量优化,高校也在认真研究。

高校研究成果,要变成产品,去过程还相当长。彼此的矛盾是,高校研究的是最先进技术,而企业要用的技术成熟、简单好用的、成本比较低产品。

笔者的观点,轮毂电机为何推广应用不起来,其主要的原因是,时机未到,2020年以后,轮毂电机一定会一步地推广开来。


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