矿用车辆万向硬连接的简单介绍

未来移动出行，新能源汽车已是大势所趋，而高效的动力驱动技术则是关键。业界广泛认为，轮毂电机是新能源汽车、智能网联汽车动力的终极解决方案。缘何被寄予如此高的期望？轮毂电机究竟将带来怎样颠覆性的变革？

其实，轮毂电机技术一点儿也不神秘，也并非新生事物。早在1900年，保时捷就制造出了前轮装备轮毂电机的电动汽车，20世纪50年代，美国人罗伯特还率先发明了集成式轮毂驱动的前身，他将电机、传动系统、制动系统集成于一体置于轮毂中，此装置于1968年被通用公司用于大型矿用自卸车上。

舍弗勒轮毂驱动样件

过去的这些年，受制于市场环境、经济成本与技术成熟度等多种因素的影响，轮毂电机的发展几经浮沉，国内外整车及零部件厂商也大多停留在持续关注和研发阶段。近两年，随着新能源汽车关键技术的日益成熟，以及规模效应渐成，轮毂电机这一将推动未来产品更新换代和产业发展的技术，又重新回到汽车产业热议的中心。

轮毂驱动的优势与挑战并存

作为新能源汽车理想的动力源，轮毂电机确实具备一系列优势。

如今市场上，新能源汽车的传动方案一般是集中式驱动，即把电机的输出扭矩通过变速器和差速器等传递到车轮。而轮毂电机将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内，无需设计变速器、万向传动装置、差速器等传统传动部件，直接驱动车轮，这将给车辆的动力、控制与设计带来巨大变革和优化。

研究表明，与集中式驱动系统相比，轮毂驱动系统的效率要高出10%以上；同时，扭矩响应精度高、速度快，可实现分布式驱动轮独立控制，完成侧向停车、90°转向、变道等功能；此外，底盘布置自由度高，还可以实现低地板等模式。

虽然轮毂电机具备一系列优势，但同时也存在一系列技术难点。其中提及较多的是，轮毂电机的驱动装置需直接集成在每一个轮毂中，将显著增加簧下质量，从而对车辆的操控性和安全性产生较大的负面影响。同时，在轴承与密封设计方面，如何保证轮毂电机可在高低温、大负荷冲击环境下正常工作，其耐久性也面临挑战。此外，在轮毂电机系统设计方面，由于轮毂电机安装于车轮内，与发动机舱相比，环境恶劣，振动噪声大，还需解决NVH等难题。

以上这些技术难题都是轮毂电机技术量产路上必须攻克的“拦路虎”。近日，舍弗勒宣布启用位于上海国际汽车城创新港内的轮毂驱动业务全球总部及研发中心，似乎说明了舍弗勒正进一步加快轮毂驱动技术研发和产业化进程。那么，舍弗勒的轮毂电机量产时代是否真正到来？舍弗勒又是如何解决这技术挑战的呢？

舍弗勒轮毂驱动已为量产做好准备

这些疑问在笔者对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的采访中得到答案。苏辉表示：“舍弗勒已具备量产条件，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

舍弗勒轮毂电机业务从德国总部一个小型的团队，发展到如今集团战略层面的布局，可谓是“道阻且长”。早在2009年，舍弗勒就展开了轮毂电机的研发，得益于舍弗勒在机电一体化、动力总成及系统集成等领域拥有深厚的技术积累和丰富的研发经验，其在轮毂驱动的研发一直走在行业前沿。从2015年到2018年，舍弗勒轮毂驱动经历了技术探索阶段，到市场验证阶段，到量产准备阶段。这一时期，中国市场在新能源、自动驾驶等前沿技术领域的发展蒸蒸日上，这也让舍弗勒看到中国市场的巨大潜力，2019年，舍弗勒将轮毂驱动业务全球研发总部转移到中国，推进轮毂驱动产品的量产进程。

当然，历经十多年的研发、仿真与测试，轮毂电机技术上面临的挑战正逐渐被攻克。从整车需求，系统需求，到壳体、减速箱、电机、轮毂轴承、密封、制动等零部件设计，舍弗勒通过不同维度的验证，以及严格的系统开发流程确保高质量、可靠的产品。

苏辉表示：“经过这十多年的产品迭代升级及样车验证，从最初的电机直驱技术到如今的带减速的轮毂驱动技术，舍弗勒克服了一个个技术上的难题，研发了一系列模块化产品，整套轮毂驱动系统集成了电机、行星齿轮减速机构、轮毂轴承，甚至集成了机械制动、独立电机控制器，和冷却系统等在内的关键零部件，模块化设计非常紧凑，安装在14英寸的轮圈内部。产品覆盖低压48V到高压400V，从500Nm到1560Nm轮端输出的功率扭矩，轮毂轴承承载范围从1t到3t，可灵活满足不同客户的多样化需求。”

舍弗勒轮毂驱动机构紧凑

轮毂电机将在这些场景率先应用

目前，舍弗勒的轮毂驱动已启动量产，并搭载众多车型进行实车测试。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。

值得一提的是，作为全球最早提出Mover这一概念并且开发出样车的企业，舍弗勒自动驾驶原型车Mover的关键技术就是轮毂驱动中带90°转向的转向驱动模块，通过4个转向驱动模块，车辆可实现单个车轮的独立转向控制，具有很好的动态操作性，此外还能实现传统车辆无法实现的侧向停车、原地掉头、最小转弯半径等。

舍弗勒Mover

这也为轮毂驱动更多的应用场景开启了想象。当下，智慧城市时代加速到来，在智慧物流、共享出行、智慧服务的驱动下，轮毂驱动将迎来发展新机遇。对于轮毂驱动产业化前景，业界普遍认为会首先在商业车领域实现产业化。

对此，苏辉也表示赞同，他补充道：“舍弗勒轮毂驱动系统具有出色的操控性和灵活性，结构紧凑，可实现全新的空间概念，在应用于自动驾驶区间巴士、物流运输车、特种装备等车辆上时可使车辆获得增值。此外，凭借在空间利用和操控性等方面无可比拟的优势，舍弗勒轮毂驱动系统在自动驾驶中将发挥重要作用，为未来城市交通提供了一个理想的驱动解决方案。”

那么，轮毂驱动是否会应用到乘用车市场？苏辉表示，“如果主机厂不追求刻意高端、极致的动态性能等，考虑到经济成本，以及现有集中式驱动技术已成熟等情况，目前看来，现在并不是轮毂驱动应用到乘用车市场的好时机，当然，未来也不排除切入到乘用车市场，而且我们也正在跟一些国内的主机厂洽谈量产项目。”

毫无疑问，本次投入使用的轮毂驱动业务全球总部及研发中心也将与舍弗勒轮毂驱动全球业务网络联动，同时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。

未来，随着交通系统智慧化程度、运营效率要求越来越高，轮毂驱动有望释放出巨大潜力。当下而言，解决轮毂驱动的簧下质量过大、冷却散热、电机寿命等是行业需要着重考虑的问题，只有解决了这些难题，轮毂驱动作为动力源的一系列优势才能更好地发挥出来，甚至成为自动驾驶车辆、智慧城市的中流砥柱，为产业、城市带来真正颠覆性的革新。