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在全球新能源汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)從“增量爭(zhēng)奪”邁入“存量博弈”的今天，核心技術(shù)的自主可控成為車企安身立命的根本，而驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為新能源汽車的“動(dòng)力心臟”，更是各國(guó)車企創(chuàng)新角力的核心戰(zhàn)場(chǎng)。

近日，由哈爾濱理工大學(xué)謝穎教授領(lǐng)銜的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，歷時(shí)2年攻關(guān)，成功破解了高性能輪轂電機(jī)從實(shí)驗(yàn)室走向生產(chǎn)線的系列關(guān)鍵技術(shù)。更令人振奮的是，這項(xiàng)被譽(yù)為“未來驅(qū)動(dòng)解決方案”的輪轂電機(jī)技術(shù)，已正式搭載于全國(guó)首款輪轂電機(jī)量產(chǎn)乘用車——“東風(fēng)奕派007”，獲批工業(yè)和信息化部第401批《道路機(jī)動(dòng)車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品》新產(chǎn)品公告。

創(chuàng)新設(shè)計(jì)：給電機(jī)裝上“高效心臟”

簡(jiǎn)單來說，輪轂電機(jī)是把原本安裝在汽車底盤懸架上的集中驅(qū)動(dòng)電機(jī)，“拆分”為多個(gè)電機(jī)分別集成到每個(gè)車輪里，讓車輪自己具備驅(qū)動(dòng)能力。這個(gè)聽起來巧妙的設(shè)計(jì)，卻是一道困擾行業(yè)多年的工程技術(shù)難題。傳統(tǒng)集中驅(qū)動(dòng)電機(jī)有足夠的底盤空間安放，還能配備完善的散熱、防護(hù)裝置，而輪轂電機(jī)要在直徑不到70厘米的車輪內(nèi)部，塞進(jìn)電機(jī)、制動(dòng)器、輪轂軸承等一整套裝置。更苛刻的是，車輪在行駛中要承受顛簸、浸水、泥漿、高低溫等各種惡劣環(huán)境考驗(yàn)，這對(duì)電機(jī)的密封性、耐久性、抗干擾性提出了遠(yuǎn)超傳統(tǒng)電機(jī)的要求。

謝穎教授團(tuán)隊(duì)開創(chuàng)性地提出了多場(chǎng)量強(qiáng)耦合與精確解耦的輪轂電機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)新方法。該方法能夠更精確地模擬和預(yù)測(cè)電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中的復(fù)雜狀態(tài)，從而指導(dǎo)設(shè)計(jì)優(yōu)化。

在這一設(shè)計(jì)理念指導(dǎo)下，團(tuán)隊(duì)取得了一系列突破性創(chuàng)新。他們首創(chuàng)的12層梯形齒變繞距扁線繞組結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于給電機(jī)繞組“瘦身塑形”，在同樣空間內(nèi)提升了電磁性能；而創(chuàng)新的齒軛分離定子結(jié)構(gòu)，更實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩密度與效率的雙重提升。

值得一提的是，這個(gè)產(chǎn)學(xué)研團(tuán)隊(duì)形成了強(qiáng)大的攻堅(jiān)合力。該項(xiàng)目由東風(fēng)汽車集團(tuán)牽頭，哈爾濱理工大學(xué)、上海電驅(qū)動(dòng)股份有限公司等分別負(fù)責(zé)輪轂電機(jī)設(shè)計(jì)、制造、集成等多家單位聯(lián)合攻關(guān)。經(jīng)過6輪迭代優(yōu)化，團(tuán)隊(duì)研發(fā)的電機(jī)樣機(jī)在中期驗(yàn)收時(shí)就全面超越預(yù)設(shè)指標(biāo)，為量產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

散熱突破：讓緊湊空間實(shí)現(xiàn)“高效冷卻”

如果說創(chuàng)新設(shè)計(jì)是輪轂電機(jī)的“心臟”，那么散熱技術(shù)就是保障它持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的“呼吸系統(tǒng)”，這也是橫亙?cè)诹慨a(chǎn)面前的“攔路虎”。電機(jī)運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，如同家里的電暖氣，溫度過高就會(huì)自動(dòng)跳閘保護(hù)。而輪轂電機(jī)被密封在車輪內(nèi)部，空間狹小，緊鄰“制動(dòng)器”，熱量散不出去就會(huì)導(dǎo)致電機(jī)效率下降，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致電機(jī)燒毀。

團(tuán)隊(duì)把解決電機(jī)溫升的問題比作“在密封的小房間里裝空調(diào)”，既要散熱效率高，又不能占用太多空間。經(jīng)過無(wú)數(shù)次設(shè)計(jì)分析，他們提出了高散熱、低流阻的冷卻結(jié)構(gòu)與新型導(dǎo)熱灌封材料集成方案，實(shí)現(xiàn)了直驅(qū)輪轂電機(jī)的高效冷卻。

“經(jīng)過多達(dá)6輪的嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)計(jì)和迭代優(yōu)化，我們讓電機(jī)實(shí)現(xiàn)了體積越來越小、性能逐漸提高的設(shè)計(jì)目標(biāo)?！敝x穎介紹，團(tuán)隊(duì)最終研發(fā)出高密度直驅(qū)輪轂電機(jī)樣機(jī)，在項(xiàng)目中期驗(yàn)收時(shí)已全面滿足乃至超過了課題預(yù)設(shè)的全部性能指標(biāo)，為后續(xù)的工程化樣車開發(fā)與量產(chǎn)落地提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。

技術(shù)的終極價(jià)值在于其大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用?！皷|風(fēng)奕派007”是全國(guó)首款進(jìn)入工業(yè)和信息化部新車公告的輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)新能源乘用車，標(biāo)志著東風(fēng)汽車集團(tuán)與課題合作單位在工程化、產(chǎn)品化方面實(shí)現(xiàn)了完美對(duì)接。代表這一里程碑事件的樣車于2025年在海南?？谂e辦的世界新能源汽車大會(huì)上亮相，引發(fā)了國(guó)內(nèi)外業(yè)界同仁的廣泛關(guān)注。世界新能源汽車大會(huì)主席萬(wàn)鋼等行業(yè)專家親臨分布式輪轂驅(qū)動(dòng)乘用車展示區(qū)，對(duì)技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)在這一前沿領(lǐng)域取得的突破性成果給予了高度肯定。他指出，輪轂電機(jī)技術(shù)是引領(lǐng)未來交通產(chǎn)業(yè)變革的核心技術(shù)之一，并勉勵(lì)團(tuán)隊(duì)要持續(xù)攻關(guān)、加快產(chǎn)業(yè)化。

體驗(yàn)重構(gòu)：讓汽車化身“靈活大空間”

技術(shù)突破最終要轉(zhuǎn)化為實(shí)實(shí)在在的駕乘體驗(yàn)。輪轂電機(jī)最革命性的價(jià)值，就在于它顛覆了延續(xù)百年的汽車驅(qū)動(dòng)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了從“中央集權(quán)”到“分布式自治”的轉(zhuǎn)變。謝穎教授打了個(gè)比方，傳統(tǒng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)就像“一個(gè)教練帶著四個(gè)運(yùn)動(dòng)員跑步”，教練通過傳動(dòng)軸這個(gè)“指揮棒”給四個(gè)車輪分配動(dòng)力，響應(yīng)速度慢且不夠精準(zhǔn)；而輪轂電機(jī)則是“四個(gè)運(yùn)動(dòng)員各自配備一個(gè)教練”，每個(gè)車輪都能根據(jù)路況獨(dú)立調(diào)整動(dòng)力輸出，不僅響應(yīng)更快，還能實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的行駛姿態(tài)，適應(yīng)電動(dòng)智能化的發(fā)展趨勢(shì)。

這種轉(zhuǎn)變帶來的首先是駕駛體驗(yàn)的升級(jí)。傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力傳遞存在延遲，而輪轂電機(jī)實(shí)現(xiàn)了“指令直達(dá)車輪”。為了解決轉(zhuǎn)矩輸出平順性問題，團(tuán)隊(duì)采用轉(zhuǎn)子三段“一字”斜極技術(shù)，大幅降低了齒槽轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，就像給動(dòng)力輸出裝上了“平順器”。

空間利用率的提升更是讓消費(fèi)者直接受益。由于取消了發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)軸等傳統(tǒng)部件，汽車底盤實(shí)現(xiàn)了“全面瘦身”。輪轂電動(dòng)車布置拓?fù)淇梢员槐扔鳛椋航o電池平板加了4個(gè)自驅(qū)車輪，調(diào)節(jié)輪距和軸距即可改變車寬和車長(zhǎng)，讓小車、大車、乘用車、商用車共享平臺(tái)化開發(fā)優(yōu)勢(shì)。“這就像把客廳里的大沙發(fā)換成了組合式家具，空間一下子就騰出來了。”謝穎教授解釋道。這種空間重構(gòu)使得底盤可以容納更多電池，有效提升續(xù)航里程；同時(shí)還能打造超大前備箱，車內(nèi)地板實(shí)現(xiàn)純平設(shè)計(jì)，后排乘客腿部空間也更加充裕。

從實(shí)驗(yàn)室里的原理樣機(jī)到即將駛上街頭的量產(chǎn)車型，哈理工團(tuán)隊(duì)用多年深耕實(shí)現(xiàn)了輪轂電機(jī)技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化突破。這一全球首款量產(chǎn)輪轂電動(dòng)車成果不僅讓我國(guó)在新能源汽車核心驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域掌握了主動(dòng)權(quán)，更為汽車產(chǎn)業(yè)提供了分布式驅(qū)動(dòng)的新范式。隨著首款量產(chǎn)車的落地，一個(gè)更高效、更舒適、更智能的電動(dòng)出行新時(shí)代，正加速向我們駛來。

（受訪單位供圖）