鐵路電機(jī)把汽車電機(jī)裝在車輪上 這科幻技術(shù)100年前就發(fā)明

時(shí)間：2019-07-23 12:00

　隨著新能源汽車成為汽車市場的未來發(fā)展方向，電機(jī)技術(shù)又迎來了新一輪的迅猛發(fā)展。除了我們熟知的傳動(dòng)電機(jī)之外，還有一種可以整合到輪轂之中的電機(jī)也開始被人們所了解，這就是所謂的輪轂電機(jī)。

　　輪轂電機(jī)，又被稱為車輪內(nèi)裝電機(jī)，顧名思義就是將電機(jī)直接部署在輪轂當(dāng)中。由于將動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置和制動(dòng)裝置全部整合到了輪轂內(nèi)，像差速器等機(jī)械設(shè)備都可以省去，所以車輛的機(jī)械部分將得到極大的簡化。而減少了車輛內(nèi)的機(jī)械部件，不僅在硬成本上得到了降低，同時(shí)也可以有效的減少動(dòng)力傳輸中的損耗，提高傳動(dòng)效率，最終在實(shí)際使用時(shí)也能達(dá)到節(jié)能的目的。這就好比，老大讓老二去和老三說把老四的鑰匙放到老五的衣服口袋里，如此復(fù)雜的流程，其最終要達(dá)成的結(jié)果無非就是把鑰匙放進(jìn)老五的口袋，老大自己直接去做的話，可以省下大量的時(shí)間和人力成本。輪轂電機(jī)技術(shù)也是這樣一個(gè)更加“簡單直接”的技術(shù)。早在100年前就有了

　　雖然聽起來十分先進(jìn)，但輪轂電機(jī)并不是近些年才有的新鮮事物，早在1898年，一款名為Lohner Porsche的增程式混合動(dòng)力汽車就搭載了輪轂電機(jī)。那個(gè)時(shí)候，手握輪轂電機(jī)設(shè)計(jì)專利的費(fèi)迪南德·保時(shí)捷博士還沒有創(chuàng)立自己的品牌，但他和Lohner公司的團(tuán)隊(duì)就已經(jīng)著手將該技術(shù)實(shí)現(xiàn)在一臺(tái)量產(chǎn)車型上，這就是Lohner Porsche。這款車擁有兩個(gè)位于前輪內(nèi)的輪轂電機(jī)，可以提供最大3hp的輸出馬力。同時(shí)，這臺(tái)車還擁有一個(gè)重量接近1.8噸的動(dòng)力電池組，可想而知它的速度究竟有多慢了。雖然以現(xiàn)在的眼光來看，這3hp的馬力可能還不如小朋友手中的電動(dòng)四驅(qū)車，但在那個(gè)年代，輪轂電機(jī)簡直就是科幻小說中的技術(shù)。

　　Lohner Porsche增程式混合動(dòng)力車相比傳統(tǒng)汽車優(yōu)勢明顯

　　可能有不少朋友會(huì)認(rèn)為，輪轂電機(jī)也不過是將電機(jī)放到了輪轂當(dāng)中，雖然省去了大量的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，但它依舊是用電力來驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)，和如今滿大街跑的純電動(dòng)汽車相比好像也沒有先進(jìn)到哪兒去。其實(shí)，輪轂電機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中有很多看不到的優(yōu)勢。

　　將電機(jī)放到輪轂內(nèi)直接驅(qū)動(dòng)車輪，可以讓車輛的整體結(jié)構(gòu)更加簡單。傳統(tǒng)燃油汽車中所需要傳動(dòng)軸、變速箱、離合器、差速器甚至分動(dòng)器等大量的機(jī)械設(shè)備不但給車輛本身增加了很多重量，同時(shí)越復(fù)雜的結(jié)構(gòu)也就意味著越容易出現(xiàn)故障。而輪轂電機(jī)則很好的避免了這些問題，提升了傳動(dòng)效率，甚至可以讓車輛的空間最大化的被利用，提高乘坐的舒適性。

　　新能源汽車領(lǐng)域中不僅包含純電動(dòng)汽車，同時(shí)也包含了混合動(dòng)力汽車和燃料電池車。這三者都需要采用電機(jī)來驅(qū)動(dòng)車輛，所以輪轂電機(jī)在新能源汽車的動(dòng)力類型上并不“挑食”，無論是適配純電動(dòng)汽車還是混合動(dòng)力汽車，甚至是燃料電池車，都可以很好的發(fā)揮優(yōu)勢。

　　而且，由于輪轂電機(jī)是以一個(gè)車輪為單位進(jìn)行部署的，所以在動(dòng)力輸出的時(shí)候可以提供更加自由的動(dòng)力分配方式。如果將車輛的四個(gè)輪轂都配備上輪轂電機(jī)，則可以通過非常簡單的方式實(shí)現(xiàn)車輛在前輪驅(qū)動(dòng)、后輪驅(qū)動(dòng)和四輪驅(qū)動(dòng)之中的靈活切換。

　　同時(shí)，因?yàn)檩嗇炿姍C(jī)可以實(shí)現(xiàn)兩側(cè)車輪以不同轉(zhuǎn)速甚至不同旋轉(zhuǎn)方向，所以很多在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車上需要額外添加精密復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)都可以在輪轂電機(jī)上非常輕松的實(shí)現(xiàn)，比如主動(dòng)轉(zhuǎn)向技術(shù)，甚至履帶式車輛上的原地轉(zhuǎn)向。無論是對(duì)于家用車還是特種車輛，都具有很高的價(jià)值。也因?yàn)槿毕輰?dǎo)致未能普及

　　當(dāng)然，優(yōu)點(diǎn)總是伴隨著缺點(diǎn)。雖然輪轂電機(jī)有著十分優(yōu)秀的亮點(diǎn)，但它到如今仍不能大規(guī)模普及到民用純電動(dòng)汽車上，正是因?yàn)樗灿兄容^大的缺陷。

　　對(duì)于一輛汽車來說，影響操控性能的因素有很多，但其中最重要的一個(gè)因素就是“Unsprung Weight”，它是指并不由汽車懸掛系統(tǒng)支撐的重量，比如輪胎、輪轂等。所以相對(duì)應(yīng)的，有車輛懸掛系統(tǒng)所支撐的重量就被稱為“Sprung Weight”。在汽車領(lǐng)域一直傳言，減輕1kg的簧下質(zhì)量可以等同于減輕15kg的簧上質(zhì)量。雖然數(shù)據(jù)并不一定準(zhǔn)確，但它的道理對(duì)的。

　　而輪轂電機(jī)卻恰恰是反其道而行，減輕了“簧上質(zhì)量”，把它增加到“簧下質(zhì)量”之中。這樣一來，車輛的操控性能就受到了很大的影響，導(dǎo)致車輛在加速、穩(wěn)定性等方面表現(xiàn)變差。這也是為什么像特斯拉這樣敢于嘗試新鮮技術(shù)的公司卻沒有采用輪轂電機(jī)的原因。但對(duì)于絕大多數(shù)以代步功能為主的家用純電動(dòng)汽車來說，雖然操控性并不是絕大多數(shù)消費(fèi)者的需求點(diǎn)，但簧下質(zhì)量的增加同時(shí)也會(huì)帶來舒適感的下降，對(duì)懸掛的濾震性能也有更高的要求。

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　　同時(shí)，由于輪轂電機(jī)的位置在車輛的車輪內(nèi)，并不像傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車和純電動(dòng)汽車那樣在底盤當(dāng)中，所以行駛時(shí)暴露在外在所難免。像我們?nèi)粘ｉ_車遇到雨天難免會(huì)進(jìn)行涉水駕駛，而如果采用輪轂電機(jī)的話將會(huì)直接浸入水中，這將會(huì)對(duì)輪轂電機(jī)的防水密封性也有比較高的要求。輪轂電機(jī)在未來仍有廣闊的發(fā)展前景

　　比亞迪K9電動(dòng)巴士

　　雖然輪轂電機(jī)由于缺陷明顯，暫時(shí)還沒能大規(guī)模普及到家用純電動(dòng)汽車上，但在公共交通領(lǐng)域卻已經(jīng)有了非常成功的商用案例。像中國品牌中最早涉足新能源商用車的比亞迪，就憑借著K9電動(dòng)巴士在國內(nèi)外都獲得了很高的知名度。這款電動(dòng)巴士就采用了兩組最大功率90kW，峰值扭矩350N·m的輪轂電機(jī)來驅(qū)動(dòng)車輛。通過巴士上經(jīng)常使用的空氣懸掛系統(tǒng)，K9克服了輪轂電機(jī)在簧下質(zhì)量方面的劣勢。同時(shí)電動(dòng)巴士的行駛路線也都在城市內(nèi)的鋪裝路面，避免了惡劣的使用環(huán)境，所以這個(gè)技術(shù)在K9的身上反而大獲成功。

　　勞斯萊斯103EX概念車

　　除此之外，像之前我們?cè)榻B過的勞斯萊斯第一款真正意義上的概念車——勞斯萊斯103EX，也采用了輪轂電機(jī)技術(shù)。雖然以目前的輪轂電機(jī)制造水平，尚不足以在家用新能源汽車市場形成比較大的成本優(yōu)勢。

　　但日系廠商很早之前就開始在輪轂電機(jī)技術(shù)方面進(jìn)行布局，同時(shí)也有像Protean Electric這樣一直在努力研究輪轂電機(jī)技術(shù)的供應(yīng)商，可以看得出來，輪轂電機(jī)技術(shù)在未來仍有非常巨大的發(fā)展前景。一旦在技術(shù)上克服了簧下質(zhì)量和密封性帶來的劣勢，或許輪轂電機(jī)將會(huì)一舉替代傳統(tǒng)電機(jī)，成為新能源領(lǐng)域的一匹黑馬。

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