轮毂电机量产时代加速到来
轮毂电机量产时代加速到来
盖世汽车 钟琳 2021-03-23 06:34:05
“舍弗勒轮毂驱动生产线最快会在2022年下半年或2023年上半年启动，具体取决于客户的项目进展”。舍弗勒大中华区轮毂驱动业务和汽车技术研发副总裁 苏辉博士在日前接受盖世汽车等媒体采访时如是说。
舍弗勒大中华区轮毂驱动业务和汽车技术研发副总裁 苏辉博士（图片来源：舍弗勒）
3月19日，舍弗勒轮毂驱动业务全球总部及研发中心启用仪式在位于上海嘉定区国际汽车城的创新港内举行。该全球总部及研发中心的启用对舍弗勒进一步加快轮毂驱动技术研发和产业化进程有着重要的意义，揭开了公司轮毂驱动业务发展的新篇章。而这也意味着，经过十余年的研发和沉淀，舍弗勒的轮毂驱动已走到了量产化的前夜。
舍弗勒轮毂驱动业务全球总部及研发中心启用仪式现场（图片来源：舍弗勒）
轮毂电机究竟有何魅力？
简单来说，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，常见于集中式，而以轮毂电机为代表的分布式驱动，则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。
集中式驱动和以轮毂电机为代表的分布式驱动示意图（图片来源：舍弗勒）
一直以来，轮毂电机作为纯电动汽车的动力驱动，其集成度高、动力控制灵活独立、响应速度快、转矩控制精度高、车身设计自由度高、有利于实现更先进的如自动驾驶等运动控制策略，被视为驱动系统发展的一个重要方向，也是学术界、产业界及资本市场高度关注的重要领域。
舍弗勒轮毂驱动优势（图片来源：舍弗勒）
早在1900年，费迪南德·保时捷就提出了把电机装到车轮上的想法，并首先制造出了前轮装备轮毂电机的电动汽车。但那个时代的生产技术显然不能很好地解决电池寿命、耐久性等一连串问题。直到20世纪70年代，轮毂电机技术才广泛应用于矿山运输车等专业领域。
2015年-2016年间，我国也曾掀起一股轮毂电机的学术、投资潮。据知网数据显示，2015年国内外与轮毂电机相关文献共计183篇，较前一年同比劲增108%。学术成果相继发布，一应技术瓶颈得到阶段性突破，让资本市场看到了投资的风口，由盖世汽车不完全统计，2015年我国关于轮毂电机的相关券商研报共有7篇，而2016年翻至33篇，同比暴增371%。
近年来国内外轮毂电机相关文献增长数（图片来源：知网）
彼时，业内外已就“轮毂电机是未来汽车的发展趋势”达成共识。
但热度仍然仅是一瞬，轮毂电机产业化面临着难以逾越的门槛，其中尤以簧下质量增加和电机材料过热退磁为重。
从汽车结构来看，汽车悬架一般由弹簧支撑，为提高反应速度、方便操控，往往要求悬架下方结构尽量轻便，而轮毂电机的驱动装置需直接继承在每一个轮毂中，将显著增加簧下质量，从而对车辆的操控和安全性产生较大的负面影响。与此同时，将驱动装置集成在狭小的轮毂中，制动所产生的巨大热量将传导至电机中，或将导致电机材料发生退磁，因此，该系统还需植入额外的散热系统从而保证电机不过热。
此外，苏辉博士进一步指出，除上述两点外，NVH、轮毂轴承耐久性以及如何兼顾轻量化与强度等，都是轮毂电机量产之路上重要瓶颈。
既然如此困难，舍弗勒又如何应对？
2020年11月，舍弗勒发布了2025战略规划（Roadmap 2025），针对汽车科技事业部，其再一次强调要致力于成为电驱动行业的技术领导者。因此，被视为未来汽车驱动系统的重要发展方向，舍弗勒早在2009年就展开了轮毂电机的研发。
舍弗勒轮毂驱动研发历程（图片来源：舍弗勒）
对于前文所述的诸多技术难点，在经过多年的产品迭代升级及样车验证，舍弗勒已根据客户应用需求找到一个平衡点。
其中，应对簧下质量增加，舍弗勒在保证强度的前提下，做了大量轻量化工作，如在电机转子中用一些减重孔设计，或是采用铝合金作为原材料等等；
在应对电机冷却难题时，舍弗勒选择了强制水冷，相较于风冷和油冷，水冷可最大效率的发挥电机的使用效率，同时可与纯电动汽车动力电池冷却系统相连，符合客户的成本诉求和整车最优设计；
此外，舍弗勒轮毂电机系统结构非常紧凑，可完全置入一个14英寸的轮辋中。
舍弗勒轮毂电机样件
目前，舍弗勒轮毂驱动已经在许多车型上得到应用，比如舍弗勒Mover、德国航空航天中心模块化概念车U-Shift、德国Innvelo 48V 燃料电池概念车以及德国联邦教育和研究部资助的无人驾驶车辆等。
截止目前，舍弗勒轮毂驱动应用实例（图片来源：舍弗勒）
而为应对不同客户需求，截至目前，舍弗勒已经完成以高压（400V）、低压（48V）、低轴载-一级减速、高轴载-两级减速为排列组成一个平台化的解决方案。“初期来看，轮毂电机的需求量难以与现有乘用车相提并论，但借由平台化将各式各样的应用场景叠加起来，也能产生规模效应。”苏辉强调。
以高压（400V）、低压（48V）、低轴载-一级减速、高轴载-两级减速为排列组成一个平台化的解决方案（图片来源：舍弗勒）
在苏辉看来，现阶段仍难在乘用车市场展开。“乘用车面向终端消费者，更追求极致成本的把控，往往仅限于高端或是追求极致性能的产品中，而诸如自动驾驶区间巴士、物流运输车、特种装备等B端用户则更多考虑的是整个生命周期的成本，更易实现推广。”
可这并不意味着，乘用车企业会就此放弃，“主机厂明白，轮毂电机是电动汽车的终极解决方案，也很想进入到这个领域，只是现阶段，大部分乘用车以技术储备为主，舍弗勒也与多家主机厂有密切联系，为今后量产可能做准备。”苏辉直言。
舍弗勒轮毂驱动业务为何瞄准中国？
“首先，中国政府对于汽车电动化的推广力度是不遗余力的，而轮毂驱动也是国家重点支持的科研项目；其次，轮毂驱动与未来出行有很大的联系，中国将是未来全球自动驾驶汽车的最大市场；最后，在如何把握市场机遇方面，中国人的研发速度一定比德国人要走得快。”在被问及上述问题时，苏辉表示，“因此，我们判断舍弗勒的潜在客户一定是以中国市场为主。”
而同时，要知道的是，在过去一年间，受全球新冠疫情影响，集团全年实现销售额126亿欧元，而这其中，舍弗勒大中华区销售额全年增长8.7%，突破了30亿欧元，占集团总销售额的23.8%，已经成为舍弗勒集团除欧洲地区之外的第二大业务区域。
基于对中国市场的重视，及“本土资源服务本土市场”的理念，目前舍弗勒除在太仓、苏州、银川、南京、湘潭等地设有10座生产基地外，并在长沙设立舍弗勒中国智能驾驶研究院，同时于2019年将舍弗勒轮毂驱动业务全球总部及研发中心移师上海，截至目前，舍弗勒中国获得的专利总数已占集团总专利比例超过20%。
其中，专注于轮毂驱动业务在华研发人员也已达20余人，依托集团及大中华区现有研发资源和设施，进一步推进轮毂驱动产品的开发，快速响应市场需求。
面向未来，舍弗勒大中华区汽车科技事业部总裁杨汉兵先生表示，“舍弗勒将不断加强本土研发，通过丰富的创新产品和技术解决方案，满足客户的多样化需求，携手客户合作共赢，助力中国汽车行业的变革与发展。”
尽管在此次的访谈中，舍弗勒官方并未透露其轮毂驱动生产线建设的更详尽资料，但好消息是，该生产线最快将于2022年下半年或2023年上半年启动，具体取决于现在客户的项目情况。
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