编者按:据中国汽车工业协会公布的数据显示,2013年中国汽车销量达到2198.41万辆,继续蝉联产销世界第一“宝座”。但中国并非汽车的发源地,本身相对欧美发达国家落后的技术让国产品牌汽车总是败下阵来。目前,中国大陆面临日益严重的环境问题,首都北京交通拥堵、雾霾袭人,机动车限号限购的措施对国产品牌的崛起并没有益处。随着政府扶持电动车市场的力度逐年增强,国产汽车品牌何不借机开拓市场,占领先机呢?所谓“好马配好鞍”,能够改善燃油经济性、提升扭矩和功率、增加驾驶乐趣的轮毂电机系统也许是个不错的选择。

Protean Drive轮毂电机驱动系统

专为电动汽车设计的创新轮毂电机有可能在雾蒙蒙和交通阻塞的北京街道上迈出第一步,而这些性能强劲、设计发生翻天覆地变化的电动车很可能成为未来北京街头一道靓丽的风景线。Protean Electric,是一家总部位于密歇根奥本山的汽车创业公司,目前正在为其中国工厂选址,而其装配流水线也计划于今年年末上线。Protean希望中国生产插电式混合动力或者纯电动车的制造商们成为敢于“第一个吃螃蟹的人”。

轮毂电机:藏在轱辘里能改变新能源车格局吗

Protean Drive轮毂电机驱动系统

Protean Electric战略发展总监Andrew Whitehead告诉笔者说,得益于政府部门的大力支持,中国正成为世界电动车技术发展的实验平台。Andrew还认为目前电动以及混合动力技术之所以发展如此迅速,和政府出台的汽车尾气排放标准有关系。虽然中国政府的监管力度和欧洲、北美的一样严格,但和其他两个地区相比,在中国电动车行业标准的推动似乎包含了更多的政治因素。一方面,首都北京的空气污染状况已经到了危机关头;另一方面,政府出台了一系列相关的优惠政策,鼓励汽车厂商和消费者生产购买更加环保、使用清洁能源的电动汽车。

一般普通的电动汽车在引擎盖下装有一台中央电机,可以将动力经传动轴输送到四个轮轴。Protean Drive采用的却是一种全集成直驱轮毂电机系统解决方案,由嵌进车轮里的小型电机直接供能。这种直驱式轮毂电机因为无需使用减速箱,传动轴或差速器,因此赋予了车辆更多的灵活设计,同时大大降低传动系统能量损耗,峰值输出扭矩可达1000牛米。而全电动电机驱动的雪佛兰沃蓝达只能产生大约370牛米的最大扭矩输出,所以使用了Protean Drive直驱轮毂电机的电动车有着极佳的操控性和动力性。此外该电机的动力和控制元件,包括可将直流电池电能转化为交流电输出的逆变器等,全部可安装于车轮的有效空间内。

Andrew告诉笔者,重约34公斤的Protean Drive适合像雪佛兰沃蓝达这样的插电式混合动力以及全电动汽车。而类似丰田普锐斯这种标准的混动车并不依赖其电动机来产生足够的推力,所以使用轮毂电机能够有效节省生产成本。那么一般普通乘用车只要两个电机就足够满足日常需求了,而重载车或其他高性能汽车则需要配备四个Protean Drive。

轮毂电机:藏在轱辘里能改变新能源车格局吗

其实轮毂电机并不是什么新鲜的玩意儿。早在1900年,保时捷公司创始人费迪南德·保时捷(Ferdinand Porsche)曾推出一款使用这种电机的汽车。然而,由于当时技术并不成熟,因此这些处于车轮封闭空间的电机并不能提供足够的动力或扭矩,而且当汽车驶入土路之后,也无法承受震动,发热,灰尘以及浸水等考验。但Andrew表示,ProteanElectric所有电机系统的零部件都经过了严酷条件的测试,这个系统完全符合“汽车行业大众市场的要求”。

然而并非所有人都看好轮毂电机。蒙特利尔康考迪亚大学电气工程副教授Sheldon Williamson认为,虽然轮毂电机能效和扭矩输出惊人,但同样成本也很高。他还说:“从研究角度来看,轮毂电机的出现让人们对未来的驱动发展十分乐观;但从经济方面考虑,现在商用还没戏。”而且他认为协调轮毂电机需要汽车拥有复杂的控制系统,至少需要5到10年的时间这项技术才会变得有竞争力。

Andrew承认使用要使用ProteanDrive轮毂电机驱动系统,汽车必须配备新的控制软件。但从某种程度上来讲,轮毂系统的控制更简单一些。就传统汽车而言,司机踩下油门,通过ECU(电控单元)给发动机发出指令,使其产生扭矩并通过机械系统分配到各个车轮。而使用了Protean轮毂电机的汽车,在ECU发出指令之后,扭矩可以任意分配,并不需要通过复杂的机械系统。这种控制方式能够利用可任意分配到车轮的扭矩力(扭矩矢量分配技术),这种技术最先用于赛车,但最近被引入了全驱汽车的设计当中。

不过一汽-大众显然没有被可能面临的挑战所吓到,目前正与Protean Electric合作生产验证演示车。将电机从车身转移到车轮,不仅节省了大量的车体空间,而且汽车设计更加灵活,相信未来借力推出的概念车也会越来越多。

据非营利机构-美国汽车研究中心(CAR)出具的报告显示,中国政府要分别在2015年和2020年实现50万辆和500万辆新能源汽车上路的目标。包括北京在内的许多城市都提供电动车补助,并可以直接申领电动车牌照。但CAR表示这些刺激政策还不足以形成一个有规模的电动车市场。在北京,如果你买了一辆电动车,你可以马上获得牌照。但即便如此,消费者还是不会选择电动车的。没有配套或者配套不足的充电设施,是制约北京电动车市场蓬勃发展的一大阻碍。

即便如此,Protean Electric还是认为中国的汽车制造商们为了开拓电动车市场,愿意在研发上投入精力和财力。Andrew对笔者说,“目前,中国国产品牌汽车受到了国外产品的巨大冲击,而富有创新力的电动科技可以让大陆的厂商有扳回一局的机会。在内燃机时代,要赶超美国欧洲等发达国家,可能还得一个世纪的时间。但如果另辟蹊径,从电动车入手,甚至有超过的机会”。