前言 ? 世界新能源汽車大會（WNEVC）是全球最具影響力的國際盛會，“全球新能源汽車前沿及創新技術“評選是WNEVC的重要同期活動。“分布式電驅動系統技術”、“扇形模組軸向磁場輪轂電機技術”、“高轉矩密度重載電動輪系統關鍵技術”分別入選2019年、2020年和2021年WNEVC前沿技術。

2023年3月12日，東風威孚輪轂驅動乘用車示范運營項目全球首發儀式在江蘇無錫舉行。東風威孚輪轂驅動技術開創“5項第一”：全球第一個輪轂電機乘用車公告，全球第一個輪轂電機乘用車示范運營項目，中國首個分布式驅動技術品牌商標注冊（Any-Drive），行業首創“前集中+后輪轂”三電機四驅構型，國內首個搭載輪轂電機的新能源汽車推廣應用推薦車型。

一 東風威孚輪轂驅動乘用車簡介

根據中華人民共和國工業和信息化部2022年第33號公告發布，風神E70搭載ProteanDrive 輪轂電機出現在《道路機動車輛生產企業及產品（第365批）》目錄上。宣告了風神E70成為全球首個獲得乘用車型式認證公告的輪轂電機車型，也是中國輪轂電機產業化進程中新的里程碑。前軸配置東風自主中央電機，后輪配備兩臺ProteanDrive Pd18輪轂電機，每臺Pd18輪轂電機匹配功率為78kW, 匹配扭矩1250Nm。 威孚電驅（WFDT）成立于2018年，由無錫威孚高科技集團股份有限公司（威孚高科，股比為80%）和英國Protean（堡敦，股比為20%）合資建立，負責排他性授權生產和銷售ProteanDrive 輪轂電機。工程中心一期項目已于2021年落成，初步具備輪轂電機性能和可靠性測試能力，廠房占地面積約6550㎡，規劃總產能15萬臺/年。 根據英國Protean公司網站，其輪轂電機集成了電力電子模塊和數字控制功能，并結合了可兼容的摩擦制動器。能滿足長達三十萬公里使用壽命，包括防水防塵、沖擊和震動、洼穴和路緣撞擊等路況。2011年，Protean公布了PD18（18英寸）輪轂電機，歷經多次迭代，目前PD18 4250參數見表1所示。

圖1 英國Protean輪轂電機

表1?英國Protean PD18輪轂電機參數 ?

二 輪轂電機在新能源乘用車上的應用 ? ?

輪轂電機并非新生事物，費迪南德·保時捷提出了把電機裝到車輪上的想法，并于1900年首先制造出前輪裝備輪轂電機的電動汽車。在20世紀70年代，這一技術在礦山運輸車等領域得到應用。日系廠商對乘用車所用輪轂電機技術的研發較早，目前處于領先地位，包括豐田、通用、福特等在內的國際汽車巨頭也都對該技術有所涉足。但目前市場上的新能源乘用車，仍基本采用中央驅動方式。表2列舉近十年輪轂電機在新能源乘用車上的幾個典型應用情況，全部為樣車狀態。

表 2 輪轂電機在新能源乘用車上的典型應用

三 輪轂電機構型和主要企業 ? ?

輪轂電機構型方案主要為減速輪轂電機與直驅輪轂電機兩類。參考同濟大學陳辛波老師在2021年中國汽車工程學會年會上的報告《輪轂／輪邊電驅動系統研發與底盤應用》，不同構型輪轂電機對比分析見表3所示。

圖2 輪轂電機產品

表3 不同構型輪轂電機對比分析

歐洲直驅輪轂電機技術相對更為成熟，如英國Protean、斯洛文尼亞Elaphe、荷蘭e-Traction等公司均采用外轉子直驅輪轂電機方案，舍弗勒集團采用散熱性能更好的內轉子方案，并在福特汽車嘉年華上進行搭載。不同企業的直驅輪轂電機方案主要區別于制動器的集成方案上。

表4 國內外典型直驅輪轂電機技術參數

日本的豐田汽車、NTN公司、NSK公司和日產汽車等企業研發減速輪轂電機。減速輪轂電機多采用多級圓柱齒輪和行星齒輪，NSK公司采用多級圓柱齒輪方案，豐田汽車采用行星齒輪方案，此外，NTN公司采用擺線式齒輪方案。減速輪轂電機體積較小，布置方式和位置比較靈活。

表5 國外典型減速輪轂電機技術參數 ?

四 輪轂電機集成方面

? 在輪轂電機集成方面，各企業正在逐步加強輪轂電機總成與制動系統、轉向系統、懸架系統等相鄰系統的集成設計，如米其林主動輪方案、Protean360+方案、舍弗勒e-Corner 方案、現代摩比斯e-Corner 方案等。 2019年，Protean開發了一款名為“Protean360+”的輪轂電機轉向模塊。“Protean360+”模塊集成了輪轂電機、逆變器、專用的液冷系統、摩擦制動盤和制動鉗、特殊的轉向以及懸架系統。一輛車的四個轉向模塊可以分別控制，單個轉向模塊支持連續轉向超過 360°。

圖3 Protean360+

舍弗勒曾在德國推出了eCorner概念，并在2019年上海車展期間展出了可90度旋轉的e-Corner模塊。通過輪轂電機和車輪懸架，以及車輛懸架系統和機電轉向的執行器，將驅動裝置集成為一個緊湊的單元。在控制方面結合了ESP驅動動態控制系統的功能，從動輪之間的力分配（扭矩矢量分配）和全輪轉向，從而提供高安全儲備。采用線控轉向系統，車輪模塊中的執行器與轉向軸同軸集成 。在正常駕駛模式下，模塊的轉向角限制為最大45°，而在機動過程中可以調節到90°。

現代摩比斯e-Corner技術在2018年就已亮相，在拉斯維加斯舉行的 2023 年消費電子展（CES）上，現代摩比斯展示了一輛搭載e-corner模塊技術的 IONIC 5 原型車，該車四個車輪均能進行90度轉向，能完成橫向行駛、原地 360 度掉頭等特殊動作。現代汽車計劃在 2023 年將其優化成熟，并在 2025 年形成完整的解決方案。

以色列電動汽車公司REE Automotive (REE)開發了全新一代電動汽車平臺，該平臺是完全扁平，可擴展和模塊化的。REECorner將轉向、制動、懸架、動力總成和控制等關鍵車輛部件集成到車輪中。

五 結束語 ? ?

輪轂電機的研發、產業化和整車應用為全球技術競爭的焦點和研究熱點。十三五和十四五期間，國家“新能源汽車”試點專項持續推動輪轂電機相關課題的研究，如2017年分布式純電動轎車底盤開發（重大共性關鍵技術類），2018年高效輕量化輪轂電動輪總成開發（重大共性關鍵技術類），2021年高性能輪轂電機及總成技術（共性關鍵技術），從而突破輪轂電機及電動輪關鍵技術。

但輪轂電機由于成本高、可靠性低、對底盤懸架制動影響大、整車分布式驅動控制成熟度低等諸多因素的制約，在國內外乘用車市場上尚無大批量應用。中國汽車工程學會定于2023年4月20日在上海召開第五期“汽車科技評論”閉門研討會，圍繞“先進電機關鍵材料和分布式驅動技術”主題，特別邀請行業高端專家演講，定向邀請整車企業、驅動電機相關零部件企業和科研機構的研發團隊負責人參與閉門研討。

編輯：黃飛

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