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

3月25日-27日，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。