泰特機(jī)電何君正：輪轂電機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)
圖為湖北泰特機(jī)電有限公司總裁何君正發(fā)表主題演講
在中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)論壇（2018）的“全球智能汽車(chē)峰會(huì)”主題論壇上，湖北泰特機(jī)電有限公司總裁何君正發(fā)表主題演講。
以下是演講實(shí)錄：
湖北泰特作為一個(gè)新的公司非常榮幸參加此次技術(shù)交流。下面我介紹的是商用車(chē)輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)橋總成技術(shù)，今天現(xiàn)場(chǎng)也有我們的產(chǎn)品展示。
為什么要開(kāi)發(fā)新能源？這個(gè)不重點(diǎn)講，相信大家都很清楚。現(xiàn)在大家已經(jīng)形成了一個(gè)共識(shí)，整個(gè)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)應(yīng)該影響了整個(gè)電驅(qū)時(shí)代，各國(guó)都有傳統(tǒng)燃油車(chē)推出的時(shí)間表，我們國(guó)家也在討論這方面的具體實(shí)施步驟。電驅(qū)時(shí)代，我們正在思考一個(gè)問(wèn)題，就是什么樣的電驅(qū)系統(tǒng)會(huì)是最佳的技術(shù)方案，現(xiàn)在我們關(guān)注的點(diǎn)是從電機(jī)到動(dòng)力輸出這個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)里面的效率問(wèn)題，統(tǒng)計(jì)結(jié)果是這個(gè)環(huán)節(jié)基本上是70%-94%。我們應(yīng)該考慮如何減少動(dòng)力總成系統(tǒng)，包括電機(jī)以及到車(chē)輪之間傳遞系統(tǒng)的損耗，我們認(rèn)為輪轂電機(jī)直驅(qū)技術(shù)是能源最大化的一個(gè)解決方案。
介紹一下我們正在使用的幾大傳遞路線：第一種是中央電機(jī)，70%-80%的車(chē)輛都會(huì)采用這種技術(shù)。第二種是分布式驅(qū)動(dòng)，主要是輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)橋，另一種是更集成化的輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)橋，我們現(xiàn)在走的就是輪轂電機(jī)的產(chǎn)品路線。
這張圖可以看到三大驅(qū)動(dòng)的傳遞鏈，中央驅(qū)動(dòng)中間有電機(jī)到車(chē)輪之間的減速箱或者變速箱，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)輪子之間的插速。輪邊電機(jī)就是一個(gè)電機(jī)變?yōu)閮蓚€(gè)電機(jī)，再加上兩個(gè)減速箱分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。輪轂電機(jī)是追求更高效的方案，就是把減速箱也去掉，電機(jī)直接集成在輪子里面驅(qū)動(dòng)。
比較一下輪轂電機(jī)和其它驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能耗區(qū)別，這是我們?cè)跉W洲委托第三方，針對(duì)同一部12米的滿載純電動(dòng)客車(chē)，按照城市路況進(jìn)行電耗檢測(cè)。實(shí)測(cè)結(jié)果是中央電機(jī)1.06度/公里，輪邊電機(jī)是1.04度/公里，輪轂電機(jī)是0.91度/公里。比較同一款車(chē)不同的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，輪轂電機(jī)的平均效率要提升15%，電耗節(jié)省15%。
國(guó)內(nèi)我們也專(zhuān)門(mén)對(duì)一部車(chē)進(jìn)行測(cè)試，分成滿載和空載兩種。這也是17.78噸的城市公交。現(xiàn)在我們測(cè)出滿載的情況下，按照城市公交工況，輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的耗電是0.56度/公里，整車(chē)總的電耗是0.82度/公里。下面是我們測(cè)的城市工況下的空載情況，輪轂電機(jī)總成電耗是0.67度/公里，所以整車(chē)的效果還是比較好的，和原來(lái)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)比應(yīng)該是省了20%左右的電。
這是我們驅(qū)動(dòng)橋總成的產(chǎn)品，包括輪轂電機(jī)控制，是由四大系統(tǒng)組成：第一部分是車(chē)輪，它的技術(shù)就是輪轂電機(jī)的直驅(qū)技術(shù)。第二部分是電機(jī)控制器，也是集成在輪子里面，和電機(jī)集成在一塊，這是一個(gè)高電壓的電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)。第三部分是整車(chē)控制技術(shù)，我們叫做PCM控制，包括整車(chē)的控制和最關(guān)鍵的電子測(cè)速技術(shù)。第四部分是高壓配電技術(shù)。
輪轂電機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)主要是這樣幾個(gè)方面：
我們把電機(jī)布置在車(chē)輪里面，所以整個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)包括控制器都集成在車(chē)輪的輪轂內(nèi)部。使用這種傳動(dòng)方案最顯著的特點(diǎn)就是減少了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的零件，我們把變速箱、車(chē)橋、差速器全部省掉，所以對(duì)比的是省掉了80%的運(yùn)動(dòng)件，而且根據(jù)輪轂電機(jī)的特點(diǎn)匹配了高效的電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)效率的最大化。現(xiàn)在我們能夠達(dá)到的是電機(jī)到車(chē)輪的輸出，效率最高，達(dá)到92%-94%。當(dāng)然還有一個(gè)電量反沖，這也是比較直接的一個(gè)方案。集成化和檢測(cè)化的設(shè)計(jì)就是把控制器高度集成在輪轂里面，原來(lái)底盤(pán)下面用于傳動(dòng)系統(tǒng)的部分空間都省下來(lái)了，便于整車(chē)設(shè)計(jì)的空間最大化，可以把這些空間用來(lái)裝電池或者其它特殊的功能。
產(chǎn)品設(shè)計(jì)是按照全生命周期的免維護(hù)，歐洲是按照10年100萬(wàn)公里使用，目的是達(dá)到運(yùn)營(yíng)與維修成本的最小化。由于我們采用了分布式驅(qū)動(dòng)，沒(méi)有機(jī)械的差速器，通過(guò)控制兩個(gè)電機(jī)實(shí)現(xiàn)電子差速，所以商用車(chē)領(lǐng)域產(chǎn)品就是一個(gè)滴滴版通道的驅(qū)動(dòng)橋，所有的車(chē)輛可以是直接上去，車(chē)內(nèi)沒(méi)有臺(tái)階，都是平的通道，這樣的好處就是整個(gè)舒適性、承載率都得到了提升。電子差速是兩個(gè)輪子單獨(dú)控制扭矩轉(zhuǎn)速，所以對(duì)一些路況以提高車(chē)輛的通過(guò)性。
再就是直驅(qū)的特點(diǎn)，整個(gè)噪音會(huì)非常低，使用工況當(dāng)中應(yīng)該是低于75分貝，同時(shí)直驅(qū)的特點(diǎn)也決定了加速性和平順性，車(chē)輛的舒適方面也得到了提升。
大家可能比較關(guān)心的是成本，但不光是買(mǎi)車(chē)的成本，還要考慮買(mǎi)車(chē)以后整個(gè)使用周期。產(chǎn)品效率提升15%，意味著相同的續(xù)航里程可以降低電池的裝車(chē)量。昨天大家也都在說(shuō)增加續(xù)航里程，一定要拼命地增加多裝電池或者提高電池的能量密度，一味地提高能量密度可能也有安全隱患。實(shí)際上作為一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，如果更多地對(duì)這個(gè)方面關(guān)注提高整個(gè)效率，也是可以達(dá)到延長(zhǎng)續(xù)航歷程的效果。如果是少裝電池，整個(gè)車(chē)輛的輕量化也能夠達(dá)到，也就是降低整車(chē)的重量。滴滴版大通道的設(shè)計(jì)可以提高車(chē)輛的載客數(shù)量，而且我們是一個(gè)免維護(hù)的產(chǎn)品，原來(lái)傳統(tǒng)的需要維護(hù)整個(gè)車(chē)輛的成本，因?yàn)樵瓉?lái)的車(chē)橋和減速箱都要換油和易損件，所以成本也降低了，我們計(jì)算下來(lái)TCU應(yīng)該會(huì)下降10%。
輪轂電機(jī)在未來(lái)的智能駕駛方面也有很大的提升，輪轂電機(jī)是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)在一塊，可以直接傳遞至車(chē)輪，就是整個(gè)車(chē)的執(zhí)行器，中間減少了電機(jī)和車(chē)輪之間的機(jī)械環(huán)節(jié)，使得整個(gè)控制信號(hào)更加準(zhǔn)確和直接。我們未來(lái)使用智能駕駛肯定要增加很多元件，元件的增加就會(huì)增加電耗，也就需要多增加電池。動(dòng)力系統(tǒng)的高效性會(huì)有優(yōu)勢(shì)，如果動(dòng)力系統(tǒng)能夠省電，那么就能夠彌補(bǔ)由于智能駕駛系統(tǒng)引起的損耗，分布式驅(qū)動(dòng)與電子差速可以提高智能駕駛應(yīng)對(duì)復(fù)雜路況的能力。
前面說(shuō)的是輪轂電機(jī)的技術(shù)，下面簡(jiǎn)單地說(shuō)一下我們的應(yīng)用。輪轂電機(jī)在國(guó)外是歐洲的公司用，實(shí)際上已經(jīng)是在8個(gè)國(guó)家10多條純電動(dòng)商用車(chē)的路線上運(yùn)營(yíng)，最早的一批是從2009年開(kāi)始營(yíng)運(yùn)。這是我們?cè)跉W洲使用的車(chē)型，包括公交以及一些商用車(chē)，還有城市物流車(chē)的應(yīng)用，還有純電動(dòng)多節(jié)車(chē)廂的公交車(chē)，這里是四節(jié)車(chē)廂、三個(gè)驅(qū)動(dòng)橋，也是我們一起探討的新的車(chē)型，適用于輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
最后借著這個(gè)機(jī)會(huì)講一講我們所做的中國(guó)版。2018年我們將會(huì)推出扭矩更大、尺寸更小的通用商用車(chē)的輪轂電機(jī)系統(tǒng)，效率也都得到了很大的提升。
問(wèn)：輪轂的散熱是怎么做的？
答：因?yàn)槭谴笈ぞ兀适俏覀円攸c(diǎn)考慮的，而且電機(jī)和控制器也要散熱，都是集成在電機(jī)里面。通過(guò)嚴(yán)格的散熱分析，我們還是采用水冷，主要是從冷卻水路的布置當(dāng)中考慮，我們完全都是能夠達(dá)到整個(gè)電機(jī)的使用要求。
（根據(jù)發(fā)言整理，未經(jīng)本人審閱）
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