专家专论 | 朱绍鹏：汽车的根基，该动一动了

最近两年的国内汽车市场上，智能化是毫无争议的热门话题，越来越炫目的屏幕搭配、更加聪明的语音助手、点到点的辅助驾驶等，都是智能化赛道上，各大车企和零部件巨头们竞逐的核心领域，此外，底盘这项此前更多用来体现机械素养的部件，也开始越来越多的和智能化形成强关联，在行业的聚光灯下，一场关于汽车“根基”的静默***，也正在上演着。

今年的上海车展上，就有不少企业展示了各自的“角模块”技术，将驱动、制动、转向高度集成于车轮之内，勾勒出下一代智能底盘的清晰轮廓。当然，这不仅仅是新技术的集中展示，更是对中国《电动汽车智能底盘技术路线图》的产业呼应——从X、Y方向（纵向与横向）的一体化控制，到未来实现X、Y、Z方向（纵向、横向与垂向）全面融合的宏大愿景，更加智能的底盘，也正在完成从一个被动的机械结构，向一个主动、智能、可精准控制的运动超级大脑彻底蜕变。

在这场深刻的变革中，轮毂电机作为分布式驱动的主要形态，与作为神经系统的线控技术，共同构成了智能底盘的执行基石。它们赋予了车辆前所未有的操控精准性与响应速度，为更高阶的辅助驾驶铺平了道路。然而，从展台上的概念样品到服务千家万户的量产技术，这条道路依然布满荆棘。浙江大学动力机械及车辆工程研究所副所长、博导朱绍鹏在接受盖世汽车独家专访时，为我们深入剖析了这场技术浪潮的澎湃动力与潜藏暗礁。当前，我们正站在线控底盘和轮毂驱动从概念走向量产的关键节点，前方是广阔的技术蓝海，也是复杂的工程化迷宫。

技术高地与工程化困境

角模块的兴起，代表了智能底盘发展的必然趋势——高度集成化。它将驱动（轮毂电机）、制动（线控制动）、转向（线控转向）这三个核心执行功能整合在一个紧凑的单元内，为整车布局带来了前所未有的灵活性。

这种设计解放了车身底盘中央的大量空间，为更大容量的电池布置、更创新的座舱设计提供了可能。更引人瞩目的是，它使得诸如90度转向的“蟹行模式”、原地掉头等以往只能在特种车辆上实现的机动动作，未来都有可能成为普通乘用车可以标配的功能，极大地提升了车辆的机动性与场景适应性。

然而，这种“螺蛳壳里做道场”的高度集成，也带来了极其复杂的工程挑战。朱绍鹏一针见血地指出：“角模块驱动、制动、转向等功能的高度集成，使得机械、电气、热力等多物理场耦合效应凸显，多物理域协同设计复杂度很高。” 这意味着一处微小的改动，都可能会引发机械结构干涉、电磁兼容、热管理失控等一系列连锁反应。

例如，线控转向的执行器与高功率密度的轮毂电机在有限的空间内“争夺地盘”，任何一点结构上的干涉都可能导致系统失效或寿命骤减。而电机产生的巨大热量在密闭环境下如何快速散出，也将成为严峻的散热瓶颈，制动系统在频繁工作时产生的热量也会叠加其中，形成一个复杂的热耦合场，对材料和电子元件的耐温性能都将提出极致要求。此外，所有这些设计，还必须满足车规级可靠性要求，需要承受的住振动、冲击、高低温、盐雾等严苛环境的考验，确保在车辆全生命周期、数十万公里的行驶中稳定无误。

这种可靠性，不能仅仅依靠后期的测试来验证，必须在最初的设计阶段就通过精准的仿真和多物理场耦合分析进行预测和优化，对国内主机厂和供应商的正向设计能力而言，无疑是前所未有的高标准。

除了技术本身的内在复杂性，外部的产业生态瓶颈同样不容忽视。

朱绍鹏博士点出了当前最大的产业化障碍：“对于整车厂来说，还面临着目前没有统一标准，不同供应商提供的角模块存在着通讯协议、机械接口等差异，不能相互兼容。” 这种“诸侯割据”的局面，导致主机厂在选择供应商时容易被“锁定”，采购成本高，且难以进行二次开发或替换。倘若要实现批量化生产，整车厂还需投入巨资改造现有的总装线，建设全新的模块化装配产线。

传统的流水线作业方式是将各个部件逐一安装到车身上，而角模块作为一个高度集成的总成，需要像安装车轮一样，可以快速装配到车辆的四角，这就会涉及到全新的生产线布局、自动化拧紧设备、标定与检测工艺等，背后的改造成本与时间成本，会让很多车企尤其是传统车企权衡利弊，甚至是望而却步。

当然，尽管挑战重重，但角模块的方向无疑是正确的。角模块不仅是功能的简单堆叠，更是系统级工程能力的极致体现。

《汽车用轮毂电机角模块关键试验方法》的发布，为行业规范化迈出了关键一步，也为产品的性能与可靠性测试提供了初步依据。未来，角模块的普及还有赖于产业链上下游的协同攻坚——需要行业联盟或头部企业牵头，定义机械接口、电气接口和通讯协议的通用标准；零部件供应商则需要不断提升模块的可靠性、耐久性与通用性，致力于降低成本；整车厂也需要大胆推动平台化架构的应用，在车型规划初期就考虑对角模块的兼容性。只有通过这种深度的产业协作，才能共同降低集成与制造成本，将这项令人心潮澎湃的“展台科技”，真正推向波澜壮阔的“量产赛道”。

轮毂电机产业化的冰火两重天

轮毂电机并非新鲜概念，但其技术突破与产业化进程却始终牵动着行业的神经。

回顾《节能与新能源汽车技术路线图2.0》，就对相关产业提出过雄心勃勃的目标——2025年高性能乘用车轮毂电机功率密度达到5kW/kg，转矩密度达到20N·m/kg，朱绍鹏博士给出了一个颇为辩证的评价：“中国在轮毂电机领域的技术进展超出了预期，但是产业化成果特别是在乘用车领域的应用，却不尽人意。”

这种技术超预期与产业化遇冷并存的冰火两重天现象，深刻揭示了前沿技术从实验室走向市场的典型困境。

这种现实的矛盾，具体体现在哪里呢？

朱绍鹏指出：“十四五期间，中国高校科研院所、电机企业、整车企业都投入了大量精力进行了轮毂电机技术攻关。” 一场围绕功率密度、效率和可靠性的技术竞赛其实已经悄然展开，一系列创新技术如雨后春笋般涌现。

在材料层面，通过采用碳纤维缠绕定子取代传统的金属壳体，在保证强度的同时实现了大幅轻量化，钛合金转子的应用则在高速旋转下提供了更好的强度和耐疲劳性能，超高强度硅钢片的使用也有效降低了铁损，提升了电机效率。

在热管理层面，风冷已无法满足高功率密度的散热需求，循环油路直接冷却电机绕组等创新方案正在成为主流，将热量直接从发热源（绕组和铁芯）带走，突破了此前高度集成后的轮上散热瓶颈。

在电机本体设计上，通过创新电机拓扑结构，如采用轴向磁通电机或其他新型磁场结构，也研发出了转速更高、功率密度更大、转矩更强的新产品。

在“大脑”层面，分布式驱动控制策略也得以优化。基于辅助驾驶模块的感知信息（如摄像头、雷达感知的路面信息）、车辆状态信息（如车速、横摆角速度）等多信息融合，并依托高带宽、低延迟的车载以太网，已经实现了可以适应多种复杂工况的毫秒级扭矩分配，极大提升了车辆的操控稳定性、通过性与能效。在低附着力路面上，可以通过瞬时调整每个车轮的扭矩来防止打滑，在过弯时，可以对内外侧车轮施加不同的扭矩，产生辅助转向的力矩，提升过弯极限。这些功能，都已经具备量产的理论基础和技术支撑。

然而，实验室的辉煌却还未能完全照亮产业化前路，使得轮毂电机在乘用车领域，依旧没有真正打开局面。

目前，国内轮毂电机的商业化应用依然集中在客车、矿车等商用车领域。这些车型对空间布置灵活性的要求高（轮毂电机可以为低地板公交车释放中部空间），对簧下质量增加的敏感度相对较低（因其本身悬架系统更坚固，且车身质量大），且初购成本占比更大，使得轮毂电机的优势得以发挥。反观乘用车市场，尽管最近两年也有部分品牌推出过量产的轮毂电机乘用车，标志着技术壁垒已经被初步突破，但整体推广速度依然缓慢，仍以高端市场试水为主。

究其原因，朱绍鹏归纳出了两大关键因素：技术可靠性及成本问题。

“热管理、系统集成、抗机械冲击、耐高温高湿等高技术要求，最终体现在轮毂电机的可靠性，是否能满足车辆正常几十万公里的行驶需求。” 轮毂电机作为簧下质量，直接承受来自路面的冲击和振动，其轴承、密封、磁钢固定以及电子元件的耐久性都面临着终极考验。普通中央电机受到的冲击和振动经过悬架系统过滤后已大为减弱，而轮毂电机则时刻处于“震动的中心”，这对轴承的寿命、磁钢的胶粘强度、线圈的绝缘性能以及所有接插件的防水防尘等级都是地狱级的挑战。同时，高技术要求与未形成规模效应，导致其研发制造成本居高不下。高性能材料（如碳纤维、钛合金）、精密轴承、高效的冷却系统以及复杂的控制软件等，都推高了单台成本。而较小的生产批量又无法通过规模经济来摊薄这些成本，形成了一个“成本高导致应用少，应用少无法摊薄成本”的负向循环，而且短期内还难以突破。

当前国内的轮毂电机产业正处在“冰与火”的碰撞中——一方面是技术研发如火如荼，不断刷新性能纪录。另一方面是产业化面临寒冰，亟待突破可靠性与成本的桎梏。破局的关键，在于通过持续的技术迭代，采用更坚固耐用的材料、更智慧的故障预测与健康管理（PHM）系统，来提升产品的耐久性与环境适应性。同时，通过在商用车和高端乘用车领域的先行先试，积累宝贵的实际运行数据和用户反馈，逐步扩大应用规模，拉动整个供应链的成熟与成本的下降，为最终向主流乘用车市场渗透积蓄力量。

未来路径：技术分化与线控协同

面对复杂的应用场景与严峻的成本压力，轮毂电机领域内部其实已经出现技术路线的分化，一个核心的争论点就是：带减速器的轮毂电机，是否是未来减重以及乘用车应用的主流方向？它是否会取代直驱式方案？

对此，朱绍鹏博士给出了明确的判断：“集成减速器的轮毂电机是未来减重的重要方向，但是在乘用车领域不会完全取代直驱式轮毂电机。” 这两种技术路线将依据不同的市场定位和应用场景并行发展，形成互补格局。

直驱式轮毂电机省去了减速器齿轮组，结构简单、传动效率更高，在制造工艺、成本和后期维护方面更具优势，同时运行时噪音更小，非常适合对经济性、舒适性、静谧性要求高的都市通勤车辆。而集成减速器的轮毂电机，虽然因为增加了减速器结构变的更复杂，存在潜在的噪音和效率损失，但它可以通过减速增矩，在相同的电机体积和重量下，实现更大的轮端扭矩输出，因此在功率密度和峰值扭矩上更具优势。这种特性更能满足中高端越野车、性能跑车在高速超车、激烈驾驶、爬坡、重载等复杂工况下的动力需求。

未来五到十年，我们或许将看到市场根据需求细分，自主选择的、更适配的技术路线。车企可能会在同一个品牌下，为不同的车型系列配置不同的驱动方案，而非一种方案一统天下。

这种技术路线的分化，正是产业走向成熟的标志。

不过，必须要强调的是，无论采用哪种电机路线，都离不开与之协同的“神经系统”——线控技术。关于线控技术的性能是否已能满足轮毂电机毫秒级精准扭矩矢量分配的需求，朱绍鹏首先澄清了一个广泛存在的“误区”：“一直以来大家认为轮毂电机MCU可以实现毫秒级精准扭矩控制，就要求线控系统也提供毫秒级控制指令，这是非常理想化的。”朱绍鹏指出，现有的线控技术在响应速度、冗余安全和通信延迟性能等方面，确实已经能够支持轮边/轮毂电机车辆实现高效、安全且远超传统车辆的四轮扭矩矢量分配。浙江大学团队在轮边电机公交车的规模化应用，以及比亚迪仰望U8等产品通过四轮独立电机（虽非严格意义上的轮毂电机，但属于分布式驱动）在乘用车上的量产，实现了“原地掉头”、“浮水模式”等颠覆性功能，都是现有线控技术能力的有力佐证。

目前的分布式驱动控制系统，其控制响应已经可以达到几十毫秒级别，远快于传统单电机集中式驱动通过机械传动（如半轴、差速器）带来的几百毫秒延迟。朱绍鹏表示，目前的典型控制链路是“VCU（整车控制器）——MCU（电机控制器）——轮毂电机——车轮”。若想进一步逼近毫秒级的极致性能，则需要技术上更深度的革新：“需要把分布式驱动控制策略植入到MCU中缩短控制链路，采用以太网等更高效通信……” 但这会受到MCU算力、通信架构重构成本、软件复杂性以及整体能耗等多方面制约。

朱绍鹏提出了一个关键的现实思考：在大多数实际驾驶场景中，是否真的需要车轮扭矩实现毫秒级的瞬息万变？对于民用车辆，追求极致的控制响应意味着巨大的研发投入和成本增加，而这带来的性能提升，在日常驾驶中感知可能并不明显。其中的性价比与工程平衡点，值得整个行业审慎评估。未来的发展或许会集中在特定性能车型追求极致操控，而大众化车型则满足于当前的表现，也足够优异。

最后还有终极一问，当我们展望更远的未来，“轮毂电机+线控执行”是否就是智能底盘的终极形态了呢？

朱绍鹏给出了一个充满想象力的否定答案：“轮毂电机+线控执行一定不是智能底盘的终局形态，也许这只是一个开端、一个基础。” 基于此形成的角模块，可能演变为更具通用性、可灵活配置的标准化动力单元。甚至，这种高度集成和电子化的驱动方式，将催生兼具水、陆、空三栖驱动模式的新型交通工具，例如融合多旋翼无人机技术的飞行汽车，其轮毂单元可能就是可收放的推进器。

未来的驱动方式，可能会彻底突破“轮子”的物理形态，与车身结构更深度地融合，例如将电机嵌入车身骨架的轮边驱动，甚至是轮毂驱动的终极演进形态，实现真正的车身即驱动。此外，随着磁悬浮技术、超导电机等颠覆性技术的突破，也有可能会重新定义驱动本身。

小结

从概念火热到量产攻坚，线控底盘与轮毂驱动的发展正步入深水区。角模块的集成挑战、轮毂电机的可靠性瓶颈、成本与标准的制约，都是横亘在理想与现实之间的硬骨头，需要一代甚至几代工程师的持续努力。

然而，技术的潜力已然明确：它不仅是驱动形式的变革，更是整车设计、操控体验与智能驾驶能力的全面升级。它使得车辆从一种纯粹的交通工具，向一个可精准控制的移动智能机器人演进。

对于中国汽车产业而言，在这场关乎未来出行“根基”的竞争中，我们已在技术研发上展现出强大的追赶甚至局部领先态势。但要将技术优势转化为市场和产业优势，唯有夯实基础研发、强化产学研协同、构建健康开放的产业链生态、并理性规划技术发展路径。正如朱绍鹏的研判，轮毂电机与线控技术远非终局，而是一个波澜壮阔时代开启的序章。谁能在这场关于汽车“四肢”与“神经”的底层技术竞争中率先突破工程化壁垒，实现成本与可靠性的完美平衡，谁或许就能在智能电动汽车的下半场中掌握定义产品、引领市场的主动权，最终在全球汽车产业的新格局中突围制胜。

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