汽车领域有哪些黑科技？
最近因为工作上的需求做了一下动能回收功率的相关调查，偶然间发现了一项可以算得上是黑科技而且其他答主好像还没有介绍过的技术，于是就在这个答案下面给大家分享一下。 按照惯例先简单给大家介绍一下什么是动能回收。 顾名思义，所谓动能回收就是在减速时把本来会变成热能白白消耗掉的那部分能量尽可能地转化成电能储存起来以供行驶使用，动能回收的最大功率决定了能够回收的能量大小，在不考虑驾驶性的前提下，回收功率越高越好。 下面这两张图非常清晰易懂地描述了机械刹车和动能回收时各自的能量变化过程。 那么一般的车子的动能回收功率大概是多少呢？ 由于动能回收功率的数字厂商一般不会在仪表上公开显示，所以大家可能没啥概念，我这里就拿两台比较有代表性的车子的实测数据给大家看看。为了避免被友商法务找上门来，我就不公开品牌名了。 我们可以看到，一般的民用乘用车的动能回收功率也就是几十千瓦级的，电机功率480kw的大型SUV的动能回收功率也才刚超过100kw没多少。 然而我在查资料的时候发现奥迪的e-tron动能回收功率竟然有220kw。 这是个什么概念呢？举个大家都能明白的例子，如果车子的电池容量是110kwh，以220kw的回收功率开半个小时电就充满了，比现在国内的的超充充电功率还高，充电速度还快。（当然基本上很难找到这种路让你一直进行动能回收充电） 再举个大家可能不太清楚的例子，FORMULA E的赛车回收功率也才250kw。 （顺便再科普个冷知识，F1的车子由于比赛规则限制回收功率不能超过120kw，实际上很多车只有70kw，所以F1赛车的动能回收功率其实并不高）  于是我就很好奇奥迪到底是怎么做到在一台民用车上实现220kw这么高的动能回收功率的。我在网上搜了半天也没有找到直接解释原因的答案，所以只能自己从一些蛛丝马迹上进行推测。 我们先从影响动能回收功率的要素着手分析。 下图是动能回收时的超简易电路图，我们可以看到，和动能回收直接相关的有三部分： 1） 电机 2） IPM（Intelligent Power Module，当成IGBT来理解即可） 3） 电池 回收功率的大小是和电机以及电池性能相关的，可以说这两者的硬件性能决定了动能回收功率的理论上限，但其中IPM这个容易被人忽视的部分实际上也对功率有着极大的影响。因为IPM在满负荷工作状态下每秒钟进行几万次开关，容易积累热量，电子元件这种东西么一旦温度上去了就很容易坏，夏天长时间玩电脑导致死机的同学应该深有体会。所以IPM一旦温度上升到一定阈值我们就会对电机功率进行限制，这也就是为什么我说IPM对功率也有极大影响的原因。 既然我们知道了动能回收功率和上述三者有关，那我们就把e-tron的这三样东西的参数找出来看看是否能找出它的与众不同之处。 先来看看电机。 这张图大家应该已经见过很多次了，e-tron采用了前后双异步电机，但我相信绝大多数人都没有对这两台电机进行进一步研究，因为公开资料实在是不好找。在换了N多关键字以后终于让我找到了一份相对较为完整的官方技术文档。 通过阅读那份官方文档，我发现e-tron和其他电机最大的一点不同就是它的冷却系统设计。 它除了大家都有的普通冷却系统外，为了提升电机性能专门设计了一套电机转子内部冷却系统（rotor internal cooling）。 众所周知，与发动机不同，电机的性能受温度影响极大，电机的温度越高，磁力就越低，铜损就越大，效率越低，自然有效功率就越低。 所以不仅仅电池需要做热管理，电机的热管理也是十分重要的。这种直接给转子进行冷却的冷却系统我是第一次见到民用量产车上搭载，说不定是奥迪直接把FORMULA E上的技术下放到民用平台了？ 从下图我们可以看出这套冷却系统的效果也是立竿见影的。 接下来再来看看IPM。 根据文档描述，内含大量IPM的Power modules采用了双面冷却，冷却效果强于一般的单面冷却。和电机同理，IPM的性能也是和温度强相关的，冷却效果好了，性能自然能够做到更高。 最后再来看看电池。 电池对性能的影响主要在于电芯本身的性能（决定了充电功率的上限）以及高温和低温时电池输出功率会受限。 e-tron采用的水冷系统目前没看出来有什么特别的地方，所以个人判断220kw的回收功率和电池冷却系统的关系不大。 那剩下的一种可能就是奥迪的电芯能够接受的功率比一般车子要大了。但电芯性能各大厂商似乎都比较讳莫如深，我没能找到任何公开资料，所以也无法判断奥迪的电芯是否比别人更强一筹。 最后总结一下。 奥迪e-tron之所以能做到220kw的超高动能回收功率，应该主要是得益于其设计精妙的冷却系统。所以说传统车企并非没有三电技术，只是这些技术都体现在一般人看不到也看不懂的地方。比如说安全，耐久，冷却之类新造车势力们不在意也做不好的这些地方。
当年有幸参与了我司轮毂电机集成的样车开发，用的是英国某品牌的轮毂电机，对没有错，很多人都知道的带P的品牌。 轮毂电机技术又称为车轮内装式电机技术，是一种将电机、传动和制动系统融为一体的轮毂装置技术，是现阶段电动汽车研究的热点之一。轮毂电机作为一种新型驱动技术，以其优势的空间集成能力极大的缩减了原有电机所占用的庞大的空间，提升了整车可利用空间。关于其优缺点可以参看本人另外一个回答。未来要是其成本能大幅度降低，在电动车上的普及并不是没有可能。 下面我们就此技术做一个简单的介绍 一.轮毂电机的结构形式 轮毂电机驱动系统根据电机的转子型式主要分为两种结构，即内转子式和外转子式。其中外转子式采用低速外转子电机，电机的最高转速为1000-2000R/min,车轮的转速与电机相同；而内转子式则采用高速内转子电机，配备固定传动比的减速器，减速器的传动比在10:1左右，车轮转速在1000R/min。如下图所示为外转子式轮毂电机，主要包括了制动卡钳、电力电子元件、电容环、定子、轮毂轴承及外置转子。 此公司创新的轮毂电机技术让驱动系统实现真正意义上的“轮内”和“直驱”。采用水冷系统进行冷却，并且配套轮毂电机的摩擦制动组件，可以根据不同的新能源汽车构型进行相应的调整。 如下图所示为其基本参数：  二.轮毂电机的整车集成 轮毂电机令汽车设计者们从当前的设计局限中解脱出来，通过替代中央发动机 电机、离合器、齿轮箱、差速器、传动轴等传统驱动部件，极大简化传统中央发动机 电机驱动系统。使用集成式直驱轮毂电机可获得比中央电机驱动系统更高的能源效率，提供更大的电池空间，为乘客增添更加舒适的乘坐体验。 除了整车集成优化，轮毂电机的应用将极大地提升转向灵活度。可实现分布式驱动，为不同的车轮提供不同的转矩，带来绝佳的汽车动态性能通过整车控制系统的智能化转矩矢量管理可提供更好的驾驶体验，优化车辆操作性，带来连贯的转向感受。无论是两轮转向、四轮转向、斜向转向甚至是零半径转向都可轻松实现。 此外，轮毂电机将会带来更高的系统效率，去除了传动系统中的传统传动机械避免了离合器、齿轮箱、差速装置、传动轴及半轴造成的能量损失与中央式电机相比，系统效率至少高出5%。 由于采用轮毂电机能在一定程度上降低成本，那是因为使用轮毂电机将去除掉冗杂的机械传动系统，可以节约物料成本，更可以减少开发成本和开发周期，以及减少装配线的投资。而消费者可以享受由更高的系统效率所带来的更低的使用成本。但是，目前轮毂电机尚未实现大规模量产单电机成本依旧很高。 三.优劣势 优势的部分前面已经讲过了，重点讲讲劣势或者说是待发展的点 1.簧下质量影响 很多人认为非簧载质量是车辆平顺性和操纵稳定性的一项重要参数，加装轮毂电机必然导致簧下质量增加，可能会影响车辆平顺性和操纵稳定性。对此有研究者针对平顺性：车辆吸收扰动的能力；精品化程度（refinement）：车辆衰减噪声和振动的能力；主动安全性：车辆在紧急情况下的停车和驾驶能力；驾驶性能：车辆在正常情况下对转向、制动和驱动控件的响应情况。进行了深入的研究如下图所示 研究表明将S:U/S （簧上：簧下 ）比例在合理的限制之内可以极大缓解其影响。这也就意味着，簧下质量的问题是可以改善并解决的。后来实际车子做出来感觉还是车子状态没理想那么糟糕，但是也没有大家所预想的那么差，在急刹或者起步的时候会跳一点，我们的问题也可能是团队底盘调校的能力水平还不能做到很好。 2.前面讲到的成本 之所以成本被再次提起来那是因为单丛轮毂电机来说的确能做到减少整车零件数，降低整车成本。但是这个推论是基于轮毂电机的成本做到和普通电机在一个数量级水平上，目前由于没有大规模量产，其单电机的成本还是偏高的。 3.寿命 同上，由于没有大规模量产，所以没能经过市场化的验证，但是经实验室测试出来的数据，其寿命是满足要求的。 另外，很多人质疑轮毂电机的点例如散热、防水防尘、退磁等这些问题也会影响到轮毂电机的寿命，但是这些问题并不是不可解决的。 最后，轮毂电机的技术称之为黑科技也不为过，毕竟其有显著的优势，极大的优化空间，还可以提供个性化的转向解决方案，可谓停车神器。 最后的最后，附上某新能源友商做的轮毂电机样车视频，各种斜向行驶，四轮转向等功能，还是蛮酷炫的。