二十大,新征程|盘毂动力:以科技创新驱动一路生花
来源:商用汽车网    作者:隋一    浏览:5975    2022-10-26 17:50:05


当21世纪的科技电流再次透过古老的轴向磁通电机技术、驱动出更大的动能,关于汽车、汽车零部件和产业未来的可能性,其脑洞和边界依然还在不断扩大。

1821年,天才物理学家、化学家迈克尔·法拉第以电磁感应原理为基础,创造出了人类历史上第一台电动机雏形,这个酷似圆盘的轴向磁通电机从此驱动着整个人类文明进入加速时代。

直至进入21世纪,通过连续的技术攻关、工艺突破、材料创新,盘毂动力成为全球范围内首家实现轴向磁通电机大规模批量生产的企业,一如创世之神盘古,以科技创新之伟力,引领电驱产业的技术革命,重新定义电机价值。

从小村里走出的“新”科技

和迈克尔·法拉第的成长经历类似,盘毂动力起步于一个华东地区的普通小村。

2016年,当车辆补贴政策驱动着整个交通出行领域装备更新换代、新能源公交车市场迎来全面爆发的一片“欣欣向荣”当中,以“打造一个正向研发新能源客车平台”为初衷的盘毂动力在浙江金华兰溪游埠镇西山王村悄然成立。

盘毂动力成立初期

彼时市场上的新能源客车产品五花八门,各种技术路线“乱花渐欲迷人眼”,奉行“长期主义”的主流生产厂家和以“快速切入市场”为目的的“油改电”技术提供者,均不乏自己的忠实粉丝和拥趸。在这场波及到整个客车生产制造工艺的变革浪潮中,初生的盘毂动力希望以科技创新,对新能源客车的整车结构进行全面优化。

从市场和用户端分析,在城市公交领域,低地板、轻量化、大空间、舒适性成为用户需求的主要特征。相对于传统燃油公交车,新能源公交车在驱动方式和底盘布置方面发生了巨大的改变,包括动力系统、转向系统和管线布局等都需要优化或重新设计。

在经过大量的基础研究和市场分析后,盘毂动力发现,因为自身体积较大、效率不高,当时公交车上广泛应用的径向磁通电机对车辆底盘和车厢布局的影响非常大,所以在很多公交车厢内,都有踏步台阶,而且因为前后轮罩的存在,过道空间非常狭窄,如果能像地铁车厢一样实现全平布置,不仅载客能力更好,而且在乘客乘坐体验方面也会有很大提升。

轴向磁通电机结构图

相对于径向磁通电机,发明更早、但一直未得到广泛应用的轴向磁通电机成为理想的替代品,这种电机产品因为应用了完全不同的技术,体积更小,重量更轻,驱动效率更高,以同等动力输出为计量标准的话,轴向磁通电机相比径向磁通电机重量和体积均可减少50%以上;而在外部尺寸相同的条件下,轴向磁通电机的转子直径更大,使用同等量的永磁体和铜绕组材料,轴向磁通电机相对传统的径向电机具有30%左右的扭矩密度优势,这也意味着如果将轴向磁通电机技术应用于公交车上,完全可以实现更小的底盘布置空间实现更大的驱动效率,反应在车辆表现上,不仅能够完成公交车身结构的全面优化设计,而且能够进一步提升车厢内的平整度、通过性、驾乘舒适度,实现资源和能源的更高效应用。

不过与高性能相对的,是轴向磁通电机的高加工制造精度和装配精度所带来的高制造成本与极低的生产柔性化程度,问世100多年来,轴向磁通电机因为技术、材料、工艺等方面的限制,一直未能得到广泛应用,在汽车领域,这种电机技术仅仅应用于高性能的赛车、跑车等这样对体积和重量要求非常高、但对成本不敏感的车型上。

但是如果能够突破这些限制和困扰,实现轴向磁通电机的量产化应用,不仅能够对客车结构实现全面优化,而且能够引发一次“对世界工业文明的全新改造”。在这个激动人心的目标激励下,希冀于通过技术创新、在新能源时代改变客车研发技术导向的推进者们逐渐厘清了发展方向,以轴向磁通电机的产业化应用为导向、推动电驱产业技术革命。

2020年,北京国际交通运输、城市公交、旅游客运车辆及零部件展览会,当盘毂动力携带着全新的、以轴向磁通电机应用为基础打造的“地铁巴士”亮相时,立即就成了全行业重点关注的焦点。

以科技创新驱动发展

作为全新一代科技创新的成果,盘毂动力的“地铁巴士”公交车以同时集成减速箱、控制器、四气囊空气悬架与电子差速的独立悬架轮边驱动系统,取代普遍采用的刚性驱动桥,达到了轴向尺寸更短、重量更轻的效果,比传统驱动系统减重700~800kg,降低了车辆整备质量。电子差速策略会根据车辆运行状态、轮胎附着力等参数精确分配两个驱动轮的驱动扭矩,有效解决了轮边驱动的控制难题。

四气囊独立悬架轮边驱动系统

而在车辆布置上,相对于传统的公交客车,地铁巴士取消了车辆传动轴、后桥等设置,采用低地板、大通道全平车厢布局,车内空间格外开阔,通道轴向宽度达到了850mm,相对于当时采用大扭矩径向磁通电机布置的500mm宽度,提升了70%,当时的业内人士评价“这个数字在全球公交客车市场,都可称得上首屈一指”。

地铁巴士全平地板结构

宽通道带来的第二个优势,是承载空间的增大。由于我国各大城市轨道交通网络的逐步成型,城市公交客车的短途接驳客流越来越多,所以在车辆应用上呈现出“大转小”的趋势,而“地铁巴士”因为轴向磁通电机的高效率、小体积优势,能够使得8米公交车达到传统10米公交车的载客能力,10.5米的车的载客能力与之前12米的车不相上下,从而有效减少公交企业的车辆和资源投入成本。

对于为解决城市“最后一公里”公众出行问题而出现的微循环公交车,盘毂动力推出了PDS120KCS中央驱动系统,体积小、重量轻、扭矩大、效率高,与传统电驱动相比,爬坡度由 12%提升到22%,实际能耗下降15%,为微循环公交提供更优的电驱动方案。

而在乘客乘坐体验方面,在城市公交老年人客流占比不断提升的情况下,“地铁巴士”的适老化表现也更为友好:除了更利于上下车的一级踏步设计,更大的通道宽度更利于人员通过,且采用的前置前驱技术实现了整个公交车内部“如同地铁车厢一样平整”,没有任何台阶和踏步;在车身稳定性方面,通过电子差速系统的应用,整个车辆在行驶过程中更加平稳,地铁巴士以50KM/H的速度行驶转直角弯,车身倾角为2.6度;而传统巴士在40KM/H的速度行驶转弯,车身倾角就达到了5.5度。

这些细微之处的变化看起来差异不大,却在客观上带来了客伤事故率的大幅下降。以上海的“地铁巴士”为例,从200辆车运行一年的情况来看,事故率下降了70% 。

截至目前,应用盘毂动力电驱动的 “地铁巴士”已经在上海、福州、宜昌、烟台、常州、金华等全国40多座城市为市民提供更为安全、舒适的公共出行服务。

让科技创新遍地生花

如今,先后攻克了材料、散热、量产等一系列问题的盘毂动力,拥有了核心驱动单元设计开发、汽车级工程应用、非标设备设计制造与智慧工厂规划实施的能力,并培养了全链条人才队伍,向更大的市场伸开了双手。

盘毂动力厂区

随着对轴向磁通电机研究的不断加深,盘毂动力目前已经形成了PCB电机、ICS电机、ICD电机三大产品平台,覆盖350W到600KW不同动力需求的多款电机产品,除了“地铁巴士”之外,在乘用车集成式电驱动、商用车集成电驱桥、工业集成式电驱动等领域也已经有更多的解决方案推出,并且在陆续开发其他各个电机应用领域的解决方案,轴向磁通电机技术像是在商用车领域打开了一扇窗,一改当前的驱动方式,由于电机的体积小、重量轻,能够不必集合在传动轴上即可实现全部直驱,大大提高了产品的功能和适用性。

比如,即将应用于18t环卫重卡上的电机仅有145kg,输出扭矩却可以达到2400N·m。如果要让径向磁通电机同时满足高转速和高扭矩的话,必然要布置更多的变速器,但受到空间限制,这样的布局很难实现。再比如,传统燃油重卡没有制动能量回收诉求,而盘毂动力专门为电动车开发的驱动电机系统,能够很好地回收制动能量,与带传动轴的动力链产品效率相比,可提高将近10%。

当下,轴向磁通电机已经被认为是“新能源汽车的终极未来”,而盘毂动力经过五年积累,实现了对美国、日本、英国等领域内先行者们的全面赶超,不仅在全球范围内率先实现了轴向磁通电机的产业化应用,而且已经申报各类专利超过1000项,在领域内排名世界第一,并且遥遥领先。

盘毂动力产业应用

对于以科技创新为发展驱动的盘毂动力而言,随着轴向磁通电机量产应用的进一步加快,更大的市场需求正在一路铺展开来。而在帮助客户实现各种电驱需求的同时,盘毂动力也在将“整车思维”和“整机思维”应用到自己的产品技术研发当中,从用户需求的不断深挖当中,让创新技术在市场实现真正落地应用。

从2022年开始,盘毂动力加快了与产业链上下游各企业的合作。通过这些合作,盘毂动力希望进一步加快各个应用领域内轴向磁通电机的推广和普及,发挥产业链各环节参与者的技术优势,从而为产业链的转动提供源源不断的动力,并全力推动上游的结构革命与下游跨界融合带来的商业革新。

当黑科技不再是为了让剧情合理化而空想出的科学技术,我们应该以什么样的心态来看待?毫无疑问的是,再尖端的技术,也必须充分贴合市场,才具有推广和大规模商业化应用的商业价值。而对于盘毂动力来说,尽管格局尚未定型,“技术研发与市场需求紧密对接,通过技术壁垒建立起足够的竞争优势”的发展路线已然明朗。