一、輪轂電機發(fā)展概況

　　隨著煤、石油、天然氣等石化能源的不斷消耗和環(huán)境污染情況的加劇，不依賴石化能源、無污染噪聲低的電動汽車成為汽車行業(yè)發(fā)展的重要方向。近年來，世界各國均把電動汽車作為科研攻關(guān)與政策指引的重要方向之一，汽車產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)更是掀起了一股新能源汽車的浪潮。 傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車的驅(qū)動系統(tǒng)由“發(fā)動機-變速器-傳動軸-差速器-車輪”等部分組成。其劣勢體現(xiàn)在發(fā)動機消耗石化能源，污染環(huán)境、體型笨重、噪聲巨大，采用機械傳動方式，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，能源損耗率高傳動效率低下，且減少了有效的車內(nèi)使用空間。

　　電動汽車根據(jù)驅(qū)動電機位臵的不同可采取不同的驅(qū)動方式，分為集中電機驅(qū)動、輪邊電機驅(qū)動和輪轂電機驅(qū)動。其中，輪轂電機是與傳統(tǒng)汽車驅(qū)動方式區(qū)別最大的一種。輪轂電機技術(shù)又稱車輪內(nèi)裝電機技術(shù)，它的最大特點就是將動力、傳動和制動裝臵都整合到輪轂內(nèi)，將電動車輛的機械部分大大簡化，是新能源汽車發(fā)展的必然趨勢之一。隨著新能源汽車的逐漸普及，輪轂電機技術(shù)也迎來發(fā)展良機，并終將得到大規(guī)模普及引用。

　　1、輪轂電機的發(fā)展歷程：集成度不斷提升

　　輪轂電機并非新興事物，早在1900年，費迪南德•保時捷就提出了把電機裝到車輪子上的想法，并首先制造出了前輪裝備輪轂電機的電動汽車。20世紀50年代初，美國人Robert便發(fā)明了電動汽車輪轂電機，并申請了專利，其將電動機、傳動系統(tǒng)和制動器濃縮到輪轂裝臵內(nèi)。美國通用汽車高級技術(shù)成功研制中心將自行研制的輪轂電機應(yīng)用到雪佛蘭S-10皮卡車中。應(yīng)用輪轂電機僅僅給車輪增加了15Kg的重量，卻可以產(chǎn)生約26KW的功率，產(chǎn)生的驅(qū)動扭矩比普通雪佛蘭S-10四缸皮卡車高出了60%，加速性能也有所提升。

輪轂電機可追溯至1900年

采用輪轂電機的奇瑞瑞麒XI-EV

　　我國的輪轂電機技術(shù)起步較晚，但隨著國家電動汽車政策指引，近年來各高級院校加大了在此技術(shù)上的研發(fā)投入，各汽車廠商也試圖通過外延并購的方式引入國外先進技術(shù)。例如同濟大學(xué)研發(fā)的“春暉”系列新能源汽車就采用了輪轂電機結(jié)構(gòu)；一汽大眾和Protean Electric合作生產(chǎn)了驗證演示車；萬安科技與Protean股權(quán)合作戰(zhàn)略布局輪轂電機技術(shù)，加速推進輪轂電機技術(shù)在國內(nèi)落地和產(chǎn)業(yè)化；康盛股份旗下子公司成都聯(lián)騰也將輪邊驅(qū)動系統(tǒng)運用于集團的新能源大巴車中，并已經(jīng)量產(chǎn)配套了10米大巴和6米大巴兩個型號車型。

　　2、輪轂電機的構(gòu)造：集動力、傳動、制動于一體

　　就基本的輪轂電機機構(gòu)而言，大體是相同的，一個獨立的固定轉(zhuǎn)子、包含電控組件的軸承、逆變器和定子等，更加復(fù)雜的，還會在輪轂內(nèi)集成懸掛減震系統(tǒng)。90 年代初期，輪轂電機以內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)為主，后來，隨著電機及控制技術(shù)的日益成熟，輪轂電機開始出現(xiàn)外轉(zhuǎn)子形式，目前，外轉(zhuǎn)子形式已經(jīng)成為輪轂電機的主流結(jié)構(gòu)。外轉(zhuǎn)子輪轂電機的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、調(diào)速范圍寬、輸出轉(zhuǎn)矩大、噪音低、效率高。

米其林輪轂電機

輪轂電機的基本構(gòu)造

　　無論是集中電機驅(qū)動方式還是輪轂電機驅(qū)動方式，電機都是電動汽車的核心部件，按電機類型，輪轂電機可以分為直流電機、感應(yīng)電機、永磁電機、開關(guān)磁阻電機(SRM) 等。永磁電機是當(dāng)今電動汽車領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的一類電機,永磁電機具有效率高、體積小、功率密度大、維護簡單等優(yōu)點,受到各電動汽車公司的青睞。開關(guān)磁阻電機具有成本低廉、堅固耐用、調(diào)速方便的優(yōu)點，雖然發(fā)展時間較短,但其獨特的優(yōu)點使其在電氣傳動領(lǐng)域得到一定的應(yīng)用。

各類電機性能比較

　　3、輪轂電機優(yōu)勢明顯，推動新能源汽車行業(yè)進入分布式驅(qū)動時代

　　輪轂電機相對于目前主流電動車的集中電機驅(qū)動方式，擁有無可比擬的優(yōu)勢，日益受到業(yè)內(nèi)專業(yè)人士的重視，是未來電動汽車驅(qū)動技術(shù)演進的重要方向之一。可將其優(yōu)勢總結(jié)為以下幾點：

　　其一，簡化整車結(jié)構(gòu)，大幅提升整車空間利用率。輪轂電機將動力、傳動與制動裝臵均集成到輪轂內(nèi)，整車驅(qū)動系統(tǒng)不再需要傳統(tǒng)的機械換擋、離合器、變速器、傳動軸和機械差速器等裝臵，底盤結(jié)構(gòu)簡單歸一，極大的節(jié)省車內(nèi)空間，提升乘車舒適度。

傳統(tǒng)汽車構(gòu)造

采用輪轂電機汽車構(gòu)造

　　其二、傳動效率提高，大幅降低能源消耗。動力傳動由傳統(tǒng)的機械硬連接轉(zhuǎn)化為通過總線系統(tǒng)的軟連接，由中央控制器直接調(diào)配各輪動力，可實現(xiàn)整車能源的最優(yōu)化控制與管理；省卻原有機械傳動方式帶來的能量損失，提升傳動效率；而且更容易實現(xiàn)制動過程中的能量回饋，有效節(jié)省能源。

　　其三、天然適應(yīng)智能汽車發(fā)展方向，可以設(shè)計出更多的智能化驅(qū)動模式。各輪轂之間轉(zhuǎn)速與扭矩互相獨立，卻又服從中央控制器統(tǒng)一調(diào)配，響應(yīng)快捷，正反轉(zhuǎn)靈活，瞬時動力性能優(yōu)越，顯著提升了對復(fù)雜路況的適應(yīng)能力。中央控制器計算能力的提升，可直接提升各輪的動力特性，在各類驅(qū)動方式中最具智能靈活性和多樣性，是未來汽車電子化智能化的最佳方案。 其四、縮短新車型設(shè)計與生產(chǎn)流程，降低時間與物料成本。整車布局和車身造型設(shè)計的自由度大大增加，將汽車底盤的乘載功能與傳動功能分離后，橋架結(jié)構(gòu)大為簡化。而輪轂電機可以一機多用，實現(xiàn)多車型的歸一化設(shè)計，極大的減小了設(shè)計工作量，縮短新車開發(fā)周期，在省卻原有機械傳動元件BOM成本的基礎(chǔ)上，也降低了開發(fā)時間成本。

　　4、輪轂電機技術(shù)推廣需要面對的幾個問題

　　雖然輪轂電機的驅(qū)動方式擁有集中式電機驅(qū)動方式無法比擬的優(yōu)勢，但在大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用之前，也需要關(guān)注一定的技術(shù)難點。

　　其一、輪轂電機運行環(huán)境惡劣，可靠性是首要問題。輪轂電機作為電動汽車的驅(qū)動核心零部件，集成了動力、傳動與制動功能，本身具有很高的可靠性要求；加之輪轂電機貼近地面，長期經(jīng)受劇烈震動、灰塵、砂石、泥水等復(fù)雜的工作環(huán)境，對于可靠性的要求更為苛刻。

　　其二、各輪轂電機之間轉(zhuǎn)速與扭矩獨立受控，雖然給整車的動力系統(tǒng)提供了靈活性，卻也給一致性校準提出了更高的要求。集中電機驅(qū)動方式輪轂結(jié)構(gòu)相對簡單生產(chǎn)一致性高，運轉(zhuǎn)過程中通過機械傳動連接，保障各輪的運動一致性。相較于傳統(tǒng)輪轂，輪轂電機在生產(chǎn)與運轉(zhuǎn)中的一致性難度成倍增長，這要求廠商具備精良的制造工藝能力與深度多次的校準。

　　其三、輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)把驅(qū)動電機、減速機構(gòu)、制動器都集中在車輪內(nèi)，非簧載質(zhì)量大量增加，可能會導(dǎo)致車輛垂直方向的振動幅度變大，影響車輛行駛過程中的平順性與舒適性。非簧載質(zhì)量的增加還將導(dǎo)致輪胎的附著性能變差，影響車輛控制。我們認為簧下質(zhì)量輕量化是輪轂電機發(fā)展中的重要設(shè)計指標。

　　其四、輪轂電機將動力、傳動、制動集中在狹小的空間之內(nèi)，電動汽車可能經(jīng)常處于加速減速爬坡等高負荷運行狀態(tài)，剎車過程中也會產(chǎn)生巨大的熱量，而輪轂電機還必須提高密封性來應(yīng)對復(fù)雜惡劣的工作環(huán)境。散熱冷卻困難是輪轂電機技術(shù)必須要面對的問題，如果處臵不當(dāng)甚至?xí)�造成電機燒毀。

　　結(jié)合行業(yè)發(fā)展來看，散熱、簧下質(zhì)量控制、一致性校準等問題是輪轂電機普及需要重點解決的問題。從我們的產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研反饋來看，國內(nèi)外領(lǐng)先的輪轂電機公司已經(jīng)基本解決了上述幾個問題，產(chǎn)業(yè)化提速是行業(yè)趨勢。

簧下質(zhì)量增加

無需差速器進行差速控制

　　隨著新能源汽車的不斷普及，眾多廠商對輪轂電機的關(guān)注度在不斷提高，經(jīng)過長時間的研發(fā)與測試，各個技術(shù)難點也被逐漸擊破，目前已經(jīng)達到了可進入規(guī)模化推廣的程度。

　　綜合看來，輪轂電機驅(qū)動技術(shù)相對于集中驅(qū)動技術(shù)擁有了很大的優(yōu)勢，集中體現(xiàn)在能源損耗降低、車身空間利用率提高、車輪控制能力智能化提升，以及物料與開發(fā)時間的成本降低。而同時，若要取得商業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用，還需要攻克一定的技術(shù)難關(guān)，主要是嚴苛的可靠性要求、各輪間一致性問題、簧下質(zhì)量增加、差速問題以及冷卻問題。目前，國際先行者針對輪轂電機做了大量的基礎(chǔ)研究與試驗，將優(yōu)勢進一步強化的同時，缺點得到一定的改進，輪轂電機在技術(shù)上已經(jīng)具備了大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的基礎(chǔ)。

　　二、投資策略

　　輪轂電機技術(shù)應(yīng)用于電動汽車的發(fā)展不能一蹴而就，任何新技術(shù)的蓬勃發(fā)展都離不開其應(yīng)用環(huán)境的繁榮，沒有合適的土壤是其發(fā)展緩慢的主要原因。輪轂電機其實在電動自行車與平衡車上應(yīng)用已具備一定的規(guī)模，究其原因有二：一是電動自行車與平衡車上技術(shù)相對簡單，安全性與可靠性驗證也并不苛刻；二是電動自行車與平衡車已有所普及，市場繁榮催生差異化產(chǎn)品。

　　1、電動汽車市場的快速發(fā)展將使輪轂電機得以重視

　　能源問題與環(huán)境問題是目前全球各國都需要面對的兩大問題，在能源匱乏環(huán)境污染嚴重的當(dāng)下，為了達到節(jié)能環(huán)保的目的，新能源汽車受到極大的重視。特別是在中國，近兩年來得到了國家地方政策的強大助力，新能源汽車市場飛速發(fā)展。眾多車企轉(zhuǎn)戰(zhàn)新能源汽車，更多的新進入者也推升了市場的繁榮。全球電動汽車銷量在2015年驟升至54.9萬輛，中國是全球最為迅速的國家之一，根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會公布的2015年全國新能源汽車產(chǎn)銷情況，2015年全年共生產(chǎn)34.04萬輛，同比增長3.3倍；銷量達到33.1萬輛，同比增長3.4倍。其中純電動汽車產(chǎn)量為25.4萬輛，銷量為24.7萬輛，增幅均超過了4倍。

　　電動汽車市場的井噴式發(fā)展大家有目共睹，但經(jīng)過野蠻生長后，必然會引來激烈的市場競爭。輪轂電機具備性能與成本的雙重優(yōu)勢，可以緩解電動汽車動力與續(xù)航性能的問題；加之其作為一種顛覆式的驅(qū)動方式，本身具備吸引消費者眼球的功效。隨著電動汽車市場的快速發(fā)展，輪轂電機技術(shù)必將引起汽車廠商與消費者的重視，從而進一步推進輪轂電機技術(shù)的攻關(guān)，最終實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。

2011-2020年新能源汽車產(chǎn)銷量

　　2、政策環(huán)境利好，輪轂電機或?qū)⒊芍攸c扶持對象之一

　　國家在十三五規(guī)劃中大力推動“分布式驅(qū)動”技術(shù)，充分體現(xiàn)了國家對于輪轂電機技術(shù)的信心和支持。政策持續(xù)推進新能源汽車市場，輪轂電機作為核心技術(shù)重視度得到提升。十三五規(guī)劃建議明確提出要加強能源汽車推廣、產(chǎn)業(yè)化水平，預(yù)期2020 年新能源車保有量達到500 萬輛，新能源汽車已經(jīng)上升到國家戰(zhàn)略高度，未來政策上將保持一定的扶持力度。李克強總理在去年10月對全國節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進工作座談會作出重要批示強調(diào)，著力突破核心技術(shù)和關(guān)鍵零部件制約，擴大先進適用的節(jié)能與新能源汽車市場應(yīng)用，加快發(fā)展節(jié)能與新能源汽車，是促進汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、搶占國際競爭制高點的緊迫任務(wù)，也是推動綠色發(fā)展、培育新的經(jīng)濟增長點的重要舉措。輪轂電機是新能源汽車中優(yōu)勢明顯，最具潛力的核心零部件之一。部分人士認為，十三五期間輪轂電機在政策上將會成為重點扶持對象之一，發(fā)展輪轂電機正當(dāng)其時，當(dāng)前是較好的投資窗口。