轮毂电机

轮毂电机

恒大的造车风暴从未停止。从呛声老板与贾的爱恨情仇,到走出FF,独立自主,这个大财团一直抱着别人摸不透看不清楚的电动车行业期待。但是今天不聊恒大,来说说恒大之前收购的一家电机公司。

恒大不缺钱,毕竟所有的钱在许家印都是属于他的。有了钱可以为所欲为,在行业内买一些供应商,做一些储备是很正常的。不过目前恒大收购的电机公司更激进。这家公司叫Protean,来自英国。其主营业务是研发制造汽车轮毂电机,而拥有30多年历史的Protean在轮毂电机这个冷门领域依然是佼佼者。

近日,Protean发布了一款全新的概念产品——Protean 360+。该产品延伸了轮毂电机的原始概念,将悬架、转向单元、车轮、电机、刹车集成为一个整体单元。360+中的轮毂电机是该公司生产的ProteanDrive Pd18永磁同步电机,安装在18英寸轮圈内部。整套系统甚至集成了逆变器和液冷系统,最大功率80kW,峰值扭矩1250N·m..高度集成的结构,理论上每个单元都可以完成加速、制动、转向等动作,不需要额外的东西就可以适应车架。如果一辆车使用4个这样的单元模块,整车可以达到的最大功率是320kW,峰值扭矩是5000n·m,从统计上来说是非常强大的。

当然这东西老实,看看就知道了。就连Protean自己也只是做了一个横截面图和一个概念性的车辆使用场景,其他的就没有了。突然拿出这个东西,大概是定期给恒大露脸刷自己在汽车圈的存在感。但是现实中基本看不到的轮毂电机是有光谱的。这是什么?

其实轮毂电机并不是什么新鲜事物。这个东西的历史可以追溯到20世纪初。100多年前,保时捷家族推出了一款名为Lohner Porsche的混合动力汽车,拥有四个轮毂电机,实现油电混合。但是随着内燃机浪潮的兴起,以及轮毂电机固有的特点和问题,这种东西在汽车上一直没有开发出来,100年后的今天技术瓶颈也没有突破。

轮毂电机,顾名思义,就是把电机集成到轮毂里,甚至和一些悬挂部件、机械制动部件一起插在轮毂里。目前,该技术主要来源于两个派别-内转子式和外转子式。

外转子式的轮毂电机,其电机基座固定,转子则随着外壳一起带动车轮转动。这种轮毂电机扭矩大、转速低,理论上可以不需要减速机构,能通过电机直接驱动车轮。而内转子式轮毂电机,其外壳连同基座固定在车架上不动,电机的主轴经过行星轮减速机构带动转子来驱动车轮。这种形式的轮毂电机则结构较为复杂,需要非常高的集成度,难以在小型乘用车辆上应用。

正因如此,经过多年的演变,内转子轮毂电机衍生出了另一种形式——轮边电机。这种电机的逻辑和结构与内转子轮毂电机基本相同,只是整个结构放在轮毂内部的框架上,借助于门式桥架和板内制动器。这种形式可以批量生产,应用于商用车、矿山机械等领域。需要提到的是,这是目前该技术所有衍生品中唯一具有实际商业价值的。

将驱动部分集成到车轮上,是人类的一个美好梦想。但是这种东西为什么不能推广应用呢?轮毂电机的优点是省空时间,效率高,但缺点太明显,长期无法克服。

最表面的问题是簧下重量。今天的汽车车架和底盘的整体结构都是基于内置发动机的形式发展起来的,几十年后的今天的汽车驾驶体验也是围绕这种格式发展起来的。如果在现有基础上应用轮毂电机,簧下重量的爆发将彻底现有的底盘技术理论。车辆的悬挂结构和刹车结构也会因为原来空的空间被占用而被迫减少或者完全更换,所以通俗点说,汽车近百年的发展经验在轮毂电机的车辆上是没用的。用这个东西几乎相当于把汽车这个机械产品从零开始。

另一方面,汽车的车轮,尤其是客车的车轮,并不是驱动马达的非常大的容器。车轮所能容纳的电机太小,无法为商业应用提供足够的动力和合理的能耗。除了动力,制动力也是个大问题。对于电动汽车来说,电制动是最理想的制动方式,但由于轮毂电机太小,很难提供足够强的电制动力,维持制动功能需要耗费大量能量。如果辅以机械制动,还是需要消耗一些电能来真空空或者直接驱动增压泵。无论是运行还是停止,都会比轮毂电机预期消耗更多的能量。而超高的集成度使得整个驱动系统的冷却成为问题。

不时有轮毂电机概念的车辆出现在车展等地方,来支撑过于脱离当下生活环境的想象,让这种东西像氢能一样,给人一种它是“终极解决方案”的错觉。但也有业内人士指出,轮毂电机并没有什么发展潜力,现有的技术框架根本没有出路。甚至很多工程师都提出,这种东西完全不合理,应该直接淘汰。这也是轮毂电机百年后始终没有商业价值的原因。

事实上,如果你观察现在的电动车市场,真正在研究和制造电动车的厂商并不经常提及甚至嘲笑轮毂电机的态度。相反,一些脚不沾地、动机不明的新生力量喜欢把它嚼在嘴上。客观对比,可想而知那些商家的不靠谱。

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