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      輪式電動汽車的發(fā)展及其行業(yè)現(xiàn)狀

      2019-10-14 02:37:20石浩楠
      時代汽車 2019年9期
      關(guān)鍵詞:行業(yè)現(xiàn)狀

      石浩楠

      摘 要:目前的汽車市場上,混合動力汽車占據(jù)了較大的市場,環(huán)境問題的日益嚴(yán)重,使得對新能源汽車的要求進(jìn)一步提高。輪式驅(qū)動電動汽車成為了目前各大汽車公司新的發(fā)展目標(biāo)。本文就輪式電動汽車的發(fā)展及行業(yè)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析,并針對當(dāng)前輪式電動汽車所存在的問題提出了可行化建議。

      關(guān)鍵詞:輪式電動汽車;行業(yè)現(xiàn)狀;輪轂電機(jī);可行化建議

      隨著社會的發(fā)展,環(huán)境問題和能源問題成為各個國家最為關(guān)注的問題。新能源可以緩減或代替對傳統(tǒng)石油資源的依賴。早在1898年,F(xiàn)erdinand porsche就設(shè)計了世界上第一輛輪轂電機(jī)驅(qū)動的電動汽車,取名Toujours-Contente。近些年,隨著電驅(qū)動技術(shù)的不斷發(fā)展,輪式驅(qū)動汽車再次被提及,目前世界各大汽車廠家和研發(fā)機(jī)構(gòu)對輪轂電機(jī)的設(shè)計與匹配、輪轂電機(jī)的牽引力控制、輪轂電機(jī)驅(qū)動車輛轉(zhuǎn)向時的差速控制以及底盤集成控制(如車身穩(wěn)定性控制)等方面展開了大量研發(fā)工作,進(jìn)行了深入的理論研究和實踐探索,但距離產(chǎn)業(yè)化還有一定的距離[1]。

      1 國外研究進(jìn)展

      在輪轂電機(jī)的研究與應(yīng)用方面,國外的起步要比國內(nèi)早一些。例如日本,德國等國家。 為了更加清晰的看到國外的研究進(jìn)展,就列如表1。

      2 國內(nèi)研究進(jìn)展

      我國的在輪轂電機(jī)的研究與應(yīng)用方面要稍晚于國外的一些國家,但是就目前我國在這方面的研究有了很大的進(jìn)展,目前國內(nèi)還沒有達(dá)到量產(chǎn)化,但是電動輪驅(qū)動的概念車和試驗車已有相關(guān)報道。對于國內(nèi)的進(jìn)展也做了如表2統(tǒng)計。

      上表中提到的比亞迪K9早在2011年就在深圳投入商業(yè)運營,而且中國的比亞迪K9的品牌早就在國外打響了知名度,得到了國外的認(rèn)可。今年我國的西安市于今年的2月26日起,將陸續(xù)投放800輛比亞迪高品質(zhì)的純電動客車K9用于公交線路中。

      在去年的12月28日,山西的東輝新能源汽車研究院有限公司和日本的株式會社e-Gle進(jìn)行了合作。據(jù)悉要建設(shè)“清水工作站”、試制中心、測試中心、展示中心等功能模塊。主要是研究輪轂電機(jī)技術(shù)與汽車上其他的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合,例如碳纖維輕量化技術(shù),底盤控制技術(shù)等[2]。

      2019年3月15日,迎來了新能源汽車領(lǐng)域的又一大好消息,恒大集團(tuán)以5億的金額收購了泰特機(jī)電有限公司70%的股份[3]。據(jù)了解,泰特機(jī)電有限公司是全球輪轂電機(jī)研發(fā)和生產(chǎn)的領(lǐng)跑者,而輪轂電機(jī)又是對于輪式驅(qū)動電動汽車而言最為關(guān)鍵的技術(shù)。這個收購案無疑是讓我們擁有了國際先進(jìn)的輪轂電機(jī)技術(shù)和許多有關(guān)的專利技術(shù)。這是為我國的輪式驅(qū)動電動汽車的發(fā)展增添了又一大助燃劑。

      3 國內(nèi)外進(jìn)展差距

      山西東輝新能源汽車研究院有限公司與日本輪轂電機(jī)項目的合作,恒大的收購案都為我國的輪轂電機(jī)的發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)空間。但是,目前我國和國際上仍然有一些差距。

      1)在基礎(chǔ)的制造材料上,我國在電機(jī)核心原材料硅鋼片以及電機(jī)的動密封橡膠材料在物理特性和高溫可靠性方面還有很大的差距。

      2)電機(jī)控制系統(tǒng)中的IGBT模塊依賴于跨國公司的采購,輪轂電機(jī)電控系統(tǒng)的防錯容錯算法以及功能安全的考慮還不夠充分。

      3)就電機(jī)性能而言,中國品牌在功率密度,扭矩密度方面同國際先進(jìn)水平之間還有不少差距。

      4 國內(nèi)目前遇到的問題

      我國現(xiàn)在輪轂電機(jī)的研究有了很大的成果,但是就廣泛應(yīng)用于電動汽車上仍然有些問題需要解決。輪式電動汽車的產(chǎn)量化需要進(jìn)一步的研究。下面是我們首先要解決的主要問題。

      1)輪轂電機(jī)的應(yīng)用會使得汽車的簧下質(zhì)量增加以及輪轂的轉(zhuǎn)動慣量也會隨之增加,這樣的話會對車輛的操縱穩(wěn)定性有所影響。所以如何解決輪轂電機(jī)的輕量化設(shè)計?

      2)車輛高速運轉(zhuǎn)的情況下,輪轂電機(jī)長期處于高溫的情況下,會影響制動工況下的由于電機(jī)的失效而引起的制動能量回收的問題。

      3)由于輪轂電機(jī)將直接安裝在輪轂里,輪轂電機(jī)所接觸的環(huán)境相當(dāng)惡劣,不平整路面下造成的輪胎跳動,泥濘路面,以及車輛的涉水等問題都對輪轂電機(jī)的振動耐久性,動密封性,抗腐蝕性是一個極大的挑戰(zhàn)。

      4)輪轂電機(jī)的使用擠占了車輪內(nèi)部的大量空間,這樣的話不利于車輪內(nèi)部制動器的安裝,就目前如何解決輪轂電機(jī)內(nèi)部的制動器的制造和維護(hù)給研發(fā)者帶來了困難。

      5 可行性建議

      1)可以采用樹脂基復(fù)合材料。例如保時捷911Turbo、新一代的福特野馬GT350R的輪轂都采用了碳纖維樹脂基這種材料。這種輪轂在減輕質(zhì)量的同時還能吸收大量的撞擊能。而且碳纖維樹脂基這種材料的耐高溫特性非常好。例如碳纖維制動盤能夠承受2500℃的高溫,具有優(yōu)秀的制動穩(wěn)定性。樹脂基復(fù)合材料的化學(xué)性能也非常穩(wěn)定,樹脂基體和各種非金屬纖維增強材料都具有耐強酸、耐強堿以及耐強脂等特性,因此使得樹脂基復(fù)合材料制件能夠適應(yīng)多種外界條件,與金屬材料相比,這種材料具有更長的使用壽命。此外樹脂基復(fù)合材料還具有抗沖擊性強以及一體成型性好的優(yōu)點[4]。這樣的話不僅可以解決輪轂的輕量化設(shè)計,又可以解決在惡劣環(huán)境下輪轂的密封性和防腐蝕的問題。

      2)基于輪轂電機(jī)難散熱的問題,現(xiàn)在大多數(shù)的解決方式就是“風(fēng)冷”、“水冷”這兩種方式。在美國所申請的專利中,有一個“輪轂電機(jī)的冷卻機(jī)構(gòu)”是由Naoki Morigunchi 等人于2012年申請的這個發(fā)明利用的是外轉(zhuǎn)子直接驅(qū)動的輪轂電機(jī),電機(jī)的外殼做成有利于空氣流動的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),利用輪轂電機(jī)內(nèi)加速的空氣循環(huán)流動,電機(jī)可以得到足夠的冷卻效果[5]。我們可以在這個基礎(chǔ)上加裝冷卻管道,將風(fēng)冷和水冷的方式有機(jī)結(jié)合,可大大提高輪轂電機(jī)的冷卻散熱效率。減少電機(jī)過熱而導(dǎo)致的電機(jī)失效的問題。

      6 輪式電動汽車發(fā)展前景預(yù)測

      近幾年來,我國目前的新能源汽車還是以混合動力汽車為主要市場,混合動力其實是新能源汽車發(fā)展的一個過渡階段,而純電動和燃料電池汽車才是未來的發(fā)展方向。在純電動汽車領(lǐng)域,輪轂電機(jī)的研究在逐步的完善,隨著一些公司的概念車的出世,我國的輪式電動汽車的量產(chǎn)化加快了腳步。恒大的并購案,山西東輝新能源汽車研究院的項目合作,在這些良好的行業(yè)發(fā)展環(huán)境下,相信在不久的將來,我國的輪式驅(qū)動電動汽車將會迎來量產(chǎn)化。

      參考文獻(xiàn):

      [1]葛平淑、徐國凱,《輪式電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)》,[M],北京,電子工業(yè)出版社,2015,65-77.

      [2]楊彧,《山西東輝引進(jìn)日本輪轂電機(jī)落戶示范區(qū)》,[N],山西日報,2019.

      [3]http://m.sohu.com/a/302254950_100237582,2019.3.19.

      [4]印明勛、劉瑩、喬鑫,《樹脂基復(fù)合材料與汽車輕量化》,[J],《汽車工程師》,2019年01期.

      [5]何仁,張瑞軍《輪轂電機(jī)驅(qū)動技術(shù)的研究與進(jìn)展》,[J],《重慶理工大學(xué)學(xué)報》,2015年,第29卷,第7期.

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