欧阳明高院士:轮毂电机将成为变革滑板底盘的颠覆性技术智能交通技术

在2022中国电动汽车百人会论坛上,中国科学院院士欧阳明高发表演讲。



中国科学院院士欧阳明高


欧阳明高表示,中国的新造车势力最需要防控的竞争对手将来可能会来自美国,除了特斯拉,现在又出现了一批滑板底盘的公司、智能汽车的公司,都是来自美国的创新企业,这是中国新能源汽车面临的最大的技术挑战。


欧阳明高指出, 现在大量采用分布式驱动来做滑板底盘,比方说双电机、三电机。现在三电机又开始出现集中电机和轮边电机,还有直接用轮边电机,分布式驱动又有好几种方式。 最终的颠覆性是用轮毂电机,轮毂电机会给整个底盘的自动驱动转向带来更加革命性的变化。


国外现在开发所谓的e—corner,所有的都在驱动、悬架、制动、转向都靠轮毂电机, 四个轮子一块板,上面放车架,这是颠覆性的。



欧阳明高还强调采用轮毂电机方案,来做滑板底盘具有4大优势:


第一,空间和能量增加。


第二,驱动、制动都靠轮毂电机。


第三,灵活,原地打转,各种各样的功能。


第四,更好地支持全自动驾驶,这是全自动驾驶非常贴切的一种电动化底盘。


随着Rivian在美国上市,备受资本市场投资者欢迎,滑板底盘一时间成为了行业热点话题,而轮毂电机则不太为人熟知。


什么是轮毂电机?


轮毂电机是将车辆的“动力系统、传动系统、刹车系统”集成到一起而设计出来的电机。


传统电动汽车的传动方案是,把电机的输出扭矩通过变速器和差速器等传递到车轮。而轮毂电机技术是将电机装在轮毂内,不经过任何机械结构的传递,直接驱动车轮。


轮毂电机技术并非新生事物,知名的汽车大师费迪南德保时捷就在1896年获得到了英国赋予的轮毂电机发明专利,装备轮毂电机的电动车也随之诞生。2003年通用汽车将自行研制的轮毂电机应用到雪佛兰S-10皮卡车中,车轮重量仅增加15Kg,但产生的驱动扭矩比普通雪佛兰S-10四缸皮卡车高60%。


对于传统车辆来说,离合器、变速器、传动轴、差速器乃至分动器都是必不可少的,而这些部件不但质量重、让车辆的结构更为复杂,同时也存在需要定期维护和故障率的问题。


轮毂电机就很好地解决了这个问题,可以省略大量传动部件,让车辆结构更简单;同时可以避免传动损失,减少能耗。数据显示,相对于传统的传动系统来说, 轮毂电机可以提高8%-15%左右的效率。


从全球范围来看,轮毂电机主要是一些以滑板底盘为基础的造车新势力在应用,国外的代表企业是REE,国内的代表企业是PIX Moving。


国外采用轮毂电机的滑板底盘玩家


国外滑板底盘主要玩家美国的电动车企业Rivian、Canoo,以色列的REE,和英国电动汽车制造商Arrival等企业。而采用轮毂电机技术方案的主要代表是REE。



REE最大特点就是安装在四个角落的集成驱动单元,其中包括电机、制动器、弹簧、减震器,外部包覆着车轮和轮胎。任何一个单元都可以根据需要加入驱动系统或脱离。驱动电机、制动器、弹簧和弹簧的大小和特性都可以定制,以适应一系列不同的车辆类型。


REE 的联合创始人兼首席技术官 Ahishay Sardes 解释了这项技术:“REEcorners 中的电机是完全簧载的质量,位于悬架的底盘侧。通过最大限度地减少簧下质量,REEcorners 旨在实现最佳的乘坐和操控车辆动力学。REE 计划利用真正的线控技术通过完全线控、线控制动和线控转向技术控制车辆的每个角落,预计将提供车辆稳定性、响应性和安全性,具有完全独立的车轮控制。”



REE滑板底盘


中国采用轮毂电机的滑板底盘玩家


中国滑板底盘玩家主要有PIX Moving和悠跑科技。根据公开资料显示,采用轮毂电机技术方案的是PIX Moving。


PIX Moving采用四轮轮毂电机分布式电驱动技术, 核心控制算法自主研发,轮毂电机可以在稳定性控制的基础上实现前驱、后驱、四驱多种复杂的驱动形式。



PIX智能滑板底盘强调“车轮-地面”交互关系,体现为舒适性、操控性的提升。


比如,通过左右车轮的不同转速甚至反转实现类似履带式车辆的差动转向, 减小车辆的转弯半径,在特殊情况下几乎可以实现原地转向。




原地转向动图


PIX Moving分布式驱动的另一个优势在于,提升了自动驾驶系统的轨迹跟踪精度,通过转矩矢量分配控制和主动四轮转向控制的双重调节方式,来跟踪参考质心侧偏角和横摆角速率。



搭载轮毂电机的滑板底盘,运行非常灵活


(动图来自PIX Moving)


即使自动驾驶系统规划一条复杂的期望轨迹曲线,车辆的轨迹跟踪误差也非常小,而且车辆具有更好的横纵向稳定和操控性能。


除了滑板底盘以外,目前PIX Moving已应用于无人驾驶小巴--Robobus。



运行灵活,可实现45度侧向运行



采用分布式驱动的Robobus


轮毂电机--电动汽车的终极解决方案


从性能本身来看,轮毂电机技术具备更加运行高效、节能、轻量化、小型化等优点,能有效解决新能源汽车成本、能耗、舱体容积等问题,是未来电动汽车应用趋势。


从发展趋势上看,随着技术的进步,L4-L5级的无人驾驶时代终将全面到来。当消费者不再需要驾驶汽车的时候,汽车产品定义不再是以驾驶为中心,而是会注重车辆的空间属性。汽车的产品定位将不再是“载人交通工具”,而是真正意义上的“移动空间”,是生活的一部分。采用轮毂电机, 在同等尺寸下可以获得更多的空间。



上部舱体空间获得率更高


(图片来自PIX Moving)


所以不管是从性能本身还是未来发展趋势, 轮毂电机都将成为电动汽车的终极解决方案。


不过,现在轮毂电机也面临一系列问题,比如不易散热、噪音大、使用寿命短、差速算法等,所以目前轮毂电机主要应用在中低速领域。


目前来看,新能源汽车驱动系统,集中式是当下主流,而分布式是未来趋势。随着电动汽车的快速发展以及技术的进步与突破,轮毂电机将进入乘用车市场,实现规模化的商业应用。


而像REE和PIX Moving 提前布局的智能汽车企业,将获得先发优势

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