轮毂电机行业分析报告Word文档下载推荐.docx

1、2、内转子轮毂电机 73、外转子轮毂电机 8二、全球轮毂电机发展状况 91、日本研发领先、欧美产业领先 92、国内市场格局：起步晚，外延引入核心技术 10（1）泰特机电 10（2）万安科技 11（3）亚太股份 13三、轮毂痛点：成本与技术 14电动汽车按照驱动方式，可分为集中电机驱动和分布式电机驱动（包含轮边电机驱动和轮毂电机驱动）。目前大部分电动车采用集中电机驱动，轮边电机驱动已开始应用于客车市场，轮毂电机驱动尚处于研发阶段，但却是未来电动车驱动系统的发展方向。轮毂电机主要有以下几点优势：（1）高效节能：轮毂电机省去了离合器、变速器等装置，传动效率大幅提高，同时制动能量回收可以在轮毂电机驱动

2、车型上得以更高效地实现，从而增加续航里程。（2）集成化、轻量化：轮毂电机将动力、传动、制动整合于轮毂内，底盘结构大幅简化节省车内空间，提高汽车空间利用率，并可减轻30%的自身重量。（3）驱动灵活：轮毂电机直接驱动车轮，MCU 无需繁杂操作指令就可以高精度地控制车轮的转速和扭矩，满足不同工况下的行驶需求。轮毂电机可分为内转子和外转子两类，内转子转速较高，与减速装置配合使用，外转子结构相对简单，无须搭配减速机构。日本较早涉足轮毂电机研发领域，从1991年开始日本各大高校联合产业和研究机构即展开了轮毂电机的研究工作；而产业层面，欧美公司则占据主导地位，典型的包括荷兰的e-Traction、美国的Pr

3、otean、欧洲的Elaphe。我国从2010年起各大高校开始研发轮毂电机技术，各大传动系统供应商开始通过并购方式引入国外先进技术，但离产业化还有一定的距离，泰特机电、万安科技、亚太股份分别投资了e-Traction、Protean、Elaphe。2010年广汽发布一款传统纯电动汽车，2011年奇瑞发布了一款应用轮毂电机的瑞麟XI-EV。轮毂电机痛点：（1）成本高：分布式驱动小批量生产的成本大概是集中式驱动的150%，若达到生产规模化，分布式成本大约是集中式驱动的120%。（2）轮毂电机集成化造成了簧载质量的减少、非簧载质量的增加，导致隔离震动性能下降，影响车辆行驶下的平稳性与安全性。（3）轮

4、毂电机散热冷却问题有待考验：当车辆行驶在大负荷低速爬长坡工况下，由于轮毂空间受限缘故，容易出现冷却不足的现象。一、轮毂电机概述1、集中式VS 分布式（1）集中电机驱动集中电机驱动由内燃机汽车驱动直接演变而来，传统内燃机驱动系统由发动机、变速器、传动轴、差速器等部件构成，集中式电机驱动用电动机直接取代或辅助内燃机，其他零部件基本保持不变，技术方面相对容易实现。由于集中电机驱动未改变原有传动模式，可减少不必要能量损耗。但受限于目前电池容量，电动车续航里程仍受到影响；同时，电动机不便带动液压泵等辅助装置，在制动方面带来一定不便。目前我们所熟知的新能源车型例如特斯拉、北汽新能源、比亚迪纯电动系列产品、

5、江淮iEV 系列等等主流的纯电动产品均采用集中式电动机这一形式。（2）轮边电机驱动轮边电机驱动是指电动机与固定速比减速器一起安装在车架上，减速器的输出轴通过万向节与车轮半轴相连来驱动车轮，技术相比传统电机复杂。过去轮边电机驱动多应用于地铁和高铁上，汽车领域从客车打响第一枪。自国际第一家轮边电机“采埃孚”应用于沃尔沃客车以来，国内比亚迪K9 为新能源客车领域的一大标杆，之后陆续有长江客车（五龙公司），中植客车、宇通等公司开始生产轮边电机驱动客车。2014年，比亚迪轮边电机客车的问世受到广大公交公司的欢迎，比亚迪客车品牌迅速在国内推广；至今，比亚迪K9 公交车已有数千辆在道路上运行，在深圳运营里程

6、已突破40万公里。2015年，福田欧辉批量生产18米轮边驱动纯电动车；海格客车也向海外出口12米轮边驱动客车。（3）轮毂电机轮边电机是电机装在车轮边上以单独驱动该车轮，而轮毂电机是电机嵌在车轮轱辘里，定子固定在轮胎上，转子固定在车轴上而不是将动力通过传动轴的形式传递到车轮。轮毂电机驱动系统是将动力、传动、制动装置全部整合在轮毂内，省去了离合器、变速器、传动轴、差速器等部件。高效节能由于轮毂电机无离合器、传动轴、变速器等装置，结构实现简单化，传动效率大幅提高，同时制动能量回收可以在轮毂电机驱动车型上得以更高效地实现，从而帮助增加续航里程或减少所需电池容量。相对于传统传动系统，轮毂电机可以提高8%

7、-15%左右的效率，在同样功率需求情况下，采用多电动轮驱动形式将功率分配给多个电机，降低电气和机械传动系统。集成化、轻量化轮毂电机将动力、传动、制动整合于轮毂内，实现新能源汽车模块化发展。同时，底盘结构大幅简化节省车内空间，提高汽车空间利用率，零部件一体化可减轻30%的自身重量。驱动灵活由于轮毂电机直接驱动车轮，MCU 无需繁杂操作指令就可以高精度地控制车轮的转速和扭矩，满足不同工况下的行驶需求。2、内转子轮毂电机按照驱动电机转子类型不同，轮毂电机分为高速内转子电机和低速外转子电机两类。高速内转子轮毂电机的最高转速可达15000rmin，为达到减速增扭的需求，与减速装置配合使用。内转子轮毂电机

8、对电机要求并不高，但减速装置的引入使得结构复杂化，且减速机构磨损较快，影响整体轮毂电机的使用寿命；同时，增加的汽车非簧载质量正是当前需克服的技术难点之一。日本内转子轮毂电机研究全球领先，各国采用减速装置“因人而异”。日本庆应义塾大学等多家单位研发的ECO、东京大学研制的UOT March II、三菱公司开发的ColtEV、Keio 大学研发的Colt KAZ、丰田公司开发的FINET 等电动汽车均采用行星齿轮作为内转子轮毂电机的减速装置；英国QinetiQ 公司电驱动汽车配以减速箱作为轮毂电机减速机构；NTN 公司研制的铃木雨燕电动汽车Qmo 采用摆线式齿轮作为轮毂电机的减速机构。法国米其林公

9、司研制了用于电动汽车的主动车轮，集成了驱动电机、主动悬架、悬挂电机及盘式制动器等部件，法国跑车公司Venturi 所研发的四轮驱动跑车Venturi Volage 就采用了该主动车轮技术。3、外转子轮毂电机外转子轮毂电机的转速最高为2000rmin，直接驱动车轮，无须搭配减速机构。外转子轮毂电机结构相对简单紧凑，轴向尺寸减小，传动效率有所提高。但汽车起步、爬坡对电机转矩的较大需求容易引起引起大电流，使动力电池和永磁体损坏。日本庆应义塾大学等单位研制的电动汽车IZA、三菱公司研发的Lancer Evoluation MIEV、英国 PML Flightlink 公司推出的Volvo Rechar

10、ge C30和Ford0150、通用公司研制的GMs S10、英国Protean Electrics 推出的Protean Drive、日本普利司通公司以及加拿大TM4公司研发的轮毂电机均采用外转子轮毂电机驱动方式。二、全球轮毂电机发展状况1、日本研发领先、欧美产业领先20世纪90年，轮毂电机问世，国外汽车企业开始投入到轮毂电机的研发、整车实验，目前已应用到客车、矿山车、观光车、高尔夫球车、垃圾清理车、摩托车、自行车等领域。日本较早涉足轮毂电机研发领域。从1991年开始，日本各大高校联合产业和研究机构即展开了轮毂电机的研究工作，日本庆应义熟大学、Keio 大学分别与东京电力公司和日本国家环境研

11、究所展开合作，设计的产品被应用于纯电动汽车。而产业层面，欧美公司则占据主导地位，典型的包括荷兰的e-Traction、美国的Protean、欧洲的Elaphe，三大公司代表了全球最为领先的轮毂电机生产厂家。起步晚，外延引入核心技术2010年起，我国各大高校开始研发轮毂电机技术，各大传动系统供应商开始通过并购方式引入国外先进技术，现国内形成泰特机电、万安科技、亚太股份“三大巨头”的发展格局。近年来，清华大学、同济大学等国内大学致力于研究轮毂电机，并取得一定的研发成果。（1）泰特机电2016年，泰特机电投资5亿元人民币100%收购荷兰e-Traction 公司，进行国内外同步生产。荷兰e-Trac

12、tion公司成立于1981年，专注研究商用车轮毂电机系统36年，公司生产的轮毂电机系统2009 年就开始在欧洲批量使用，目前在欧洲8个国家，在路上营运的公交车辆已接近300台，技术也已开发到第三代。据公司透露，泰特机电轮毂项目将于2017年底实现量产，一期目标是到2018年实现2万套产量。湖北泰特研发的轮毂电机采用外转子式，电机的最高转速500r/min，同时传动效率相比轮边驱动提升15%；装载泰特轮毂车辆加速至50公里仅需12秒，而普通发动机需要18秒；零噪音也是泰特轮毂电机的一大优势，车辆噪声可控制在70dB 以内。湖北泰特机电在2017 年北京道路运输车辆展上展出了分布式轮毂电机直驱系统

13、的三个样品：一个是已经在苏州金龙工厂完成所有试装工作的12米海格整车成品，一个是在五洲龙工厂刚完成底盘试装的10.3米双层公（2）万安科技2016年6月，万安科技拟以2000万美元购买Protean 发行的D 轮优先股10.36%股份，同月双方拟合资在中国成立合资公司“万安智驱科技”，其中万安科技现金出资600万美元，持股比例60%。Protean Electric 是世界轮毂电机领先企业，主打Protean Drive 轮毂电机，在混合动力汽车和纯电动汽车市场具有较大优势。Protean 已与多家整车厂商合作研发了20多款装配轮毂电机的样车和改装车型，包括福特F150-EV、VolvoC30

14、SeriesHEV、沃克斯豪尔Vivaro 货车以及基于梅赛德斯奔驰E 级的巴博斯纯电动与混合动力车型；目前其设计安装在18英寸轮辋内部的PD18产品，为中国B 级中型车、SUV、MPV 以至轻型商用车类的混合电动汽车和纯电动汽车提供驱动所需的功率和转矩。万安科技公司与Protean Holdings Corp.合作设立合资公司，主要研发、生产PD16或PD14轮毂电机新产品，预计2018年能够实现量产。（3）亚太股份2015年7 月，亚太股份拟以增资方式参股投资1000万欧元取得Elaphe 公司增资扩股后20%的股权，同时双方同意在中国成立合资公司，公司占超过51%的股份，Elaphe 公

15、司占该合资公司不小于49%的股份，建立合资公司的目的是生产轮毂电机，公司提供资金，Elaphe 提供轮毂电机生产关键技术和技术支持。2016年4月，亚太股份出资255万欧元（占注册资本51），Elaphe 公司出资255万欧元，成立合资子公司杭州亚太依拉菲动力，合资公司有权根据Elaphe 公司背景技术和工艺，从事轮毂驱动范围内的活动。亚太机电致力于开发、生产、销售整套汽车制动系统，是国内汽车制动系统行业的龙头企业、国内率先自主研发生产汽车ABS 的大型专业化一级汽车零部件供应商。Elaphe 公司是一家专注于电动汽车及其他车辆轮毂电机技术的公司，在轮毂电机的电控、生产设备及轮毂电机在电动汽车

16、上的集成运用的技术革新、研究、开发等方面处于世界领先地位。Elaphe 生产的轮毂电机可实现92%以上的能量转换，具有较强的竞争力，通过参股Elaphe 可以帮助亚太更好地布局新能源汽车领域，同时可以实现Elaphe 技术在中国的本土化，为中国新能源汽车提供驱动、制动集成技术产品。亚太股份轮毂电机于2016年底前往黑河进行冬季试验，达到了预期效果。目前公司已与多家传统整车厂和新能源汽车公司在开发合作，如与奇瑞新能源等的战略合作，公司预计今年实现小批量量产；与长城华冠等进行轮毂电机技术上的合作，目前处于改装样车阶段。近日，Elaphe 基于宝马X6成功改装了一款高性能轮毂电机改装样车，该车被业界

17、认为是最具性能的轮内动力汽车，搭载了世界上最强大的四个Elaphe L 型轮毂电机，提供超过6000N/m 的直驱轮上扭矩，并产生超过440kw 的纯动力。Elaphe 推出了众多系列化轮毂电机，其中M700主要应用于乘用车，M1100应用于高功率需求的商用车领域。成本与技术1、从整车生命周期来看，虽然分布分布式驱动比传统式驱动成本降低10%左右（公交领域），但据昆仑动力研究，在同等技术条件下，若要达到同样规模效应，分布式驱动小批量生产的成本大概是集中式驱动的150%，若达到生产规模化，分布式成本大约是集中式驱动的120%。2、非簧载质量是行驶和处理行为的一个重要参数，轮毂电机集成化造成了簧载

18、质量的减少、非簧载质量的增加，导致隔离震动性能下降，影响车辆行驶下的平稳性与安全性。目前国内相关大学在减少非簧载质量方面获得一定研究成果。目前，国内外降低非簧载质量方法主要有三种：非簧载质量引起的振动，可以通过轮毂中的减振系统减弱，如将悬置元件转换为吸振器质量；原材料轻量化及结构一体化可减少非簧载质量，如新型稀土材料钕铁硼应用于轮毂电机生产工艺中；尽量选用直驱型轮毂电机驱动电动轮。3、轮毂电机散热冷却问题有待考验。目前，国内外轮毂电机的散热处理方法主要有三种：轮毂内预留一定空间，利用气体循环进行散热；设置一些流水通道于轮毂电机内，利用液体流动达到散热效果；设置散热油管道，利用液态油流动进行热量交换，同时达到一定润滑作用。