2016年中国轮毂电机行业发展概况及投资策略分析【图】

    一、轮毂电机发展概况

    随着煤、石油、天然气等石化能源的不断消耗和环境污染情况的加剧，不依赖石化能源、无污染噪声低的电动汽车成为汽车行业发展的重要方向。近年来，世界各国均把电动汽车作为科研攻关与政策指引的重要方向之一，汽车产业链内更是掀起了一股新能源汽车的浪潮。 传统内燃机汽车的驱动系统由“发动机-变速器-传动轴-差速器-车轮”等部分组成。其劣势体现在发动机消耗石化能源，污染环境、体型笨重、噪声巨大，采用机械传动方式，结构复杂，能源损耗率高传动效率低下，且减少了有效的车内使用空间。

    电动汽车根据驱动电机位臵的不同可采取不同的驱动方式，分为集中电机驱动、轮边电机驱动和轮毂电机驱动。其中，轮毂电机是与传统汽车驱动方式区别最大的一种。轮毂电机技术又称车轮内装电机技术，它的最大特点就是将动力、传动和制动装臵都整合到轮毂内，将电动车辆的机械部分大大简化，是新能源汽车发展的必然趋势之一。随着新能源汽车的逐渐普及，轮毂电机技术也迎来发展良机，并终将得到大规模普及引用。

    1、轮毂电机的发展历程：集成度不断提升

    轮毂电机并非新兴事物，早在1900年，费迪南德•保时捷就提出了把电机装到车轮子上的想法，并首先制造出了前轮装备轮毂电机的电动汽车。20世纪50年代初，美国人Robert便发明了电动汽车轮毂电机，并申请了专利，其将电动机、传动系统和制动器浓缩到轮毂装臵内。美国通用汽车高级技术成功研制中心将自行研制的轮毂电机应用到雪佛兰S-10皮卡车中。应用轮毂电机仅仅给车轮增加了15Kg的重量，却可以产生约26KW的功率，产生的驱动扭矩比普通雪佛兰S-10四缸皮卡车高出了60%，加速性能也有所提升。

轮毂电机可追溯至1900年

采用轮毂电机的奇瑞瑞麒XI-EV

    我国的轮毂电机技术起步较晚，但随着国家电动汽车政策指引，近年来各高级院校加大了在此技术上的研发投入，各汽车厂商也试图通过外延并购的方式引入国外先进技术。例如同济大学研发的“春晖”系列新能源汽车就采用了轮毂电机结构；一汽大众和Protean Electric合作生产了验证演示车；万安科技与Protean股权合作战略布局轮毂电机技术，加速推进轮毂电机技术在国内落地和产业化；康盛股份旗下子公司成都联腾也将轮边驱动系统运用于集团的新能源大巴车中，并已经量产配套了10米大巴和6米大巴两个型号车型。

    2、轮毂电机的构造：集动力、传动、制动于一体

    就基本的轮毂电机机构而言，大体是相同的，一个独立的固定转子、包含电控组件的轴承、逆变器和定子等，更加复杂的，还会在轮毂内集成悬挂减震系统。90 年代初期，轮毂电机以内转子结构为主，后来，随着电机及控制技术的日益成熟，轮毂电机开始出现外转子形式，目前，外转子形式已经成为轮毂电机的主流结构。外转子轮毂电机的优点是结构简单、可靠性高、调速范围宽、输出转矩大、噪音低、效率高。

米其林轮毂电机

轮毂电机的基本构造

    无论是集中电机驱动方式还是轮毂电机驱动方式，电机都是电动汽车的核心部件，按电机类型，轮毂电机可以分为直流电机、感应电机、永磁电机、开关磁阻电机(SRM) 等。永磁电机是当今电动汽车领域应用最为广泛的一类电机,永磁电机具有效率高、体积小、功率密度大、维护简单等优点,受到各电动汽车公司的青睐。开关磁阻电机具有成本低廉、坚固耐用、调速方便的优点，虽然发展时间较短,但其独特的优点使其在电气传动领域得到一定的应用。

各类电机性能比较

    3、轮毂电机优势明显，推动新能源汽车行业进入分布式驱动时代

    轮毂电机相对于目前主流电动车的集中电机驱动方式，拥有无可比拟的优势，日益受到业内专业人士的重视，是未来电动汽车驱动技术演进的重要方向之一。可将其优势总结为以下几点：

    其一，简化整车结构，大幅提升整车空间利用率。轮毂电机将动力、传动与制动装臵均集成到轮毂内，整车驱动系统不再需要传统的机械换挡、离合器、变速器、传动轴和机械差速器等装臵，底盘结构简单归一，极大的节省车内空间，提升乘车舒适度。

传统汽车构造

采用轮毂电机汽车构造

    其二、传动效率提高，大幅降低能源消耗。动力传动由传统的机械硬连接转化为通过总线系统的软连接，由中央控制器直接调配各轮动力，可实现整车能源的最优化控制与管理；省却原有机械传动方式带来的能量损失，提升传动效率；而且更容易实现制动过程中的能量回馈，有效节省能源。

    其三、天然适应智能汽车发展方向，可以设计出更多的智能化驱动模式。各轮毂之间转速与扭矩互相独立，却又服从中央控制器统一调配，响应快捷，正反转灵活，瞬时动力性能优越，显著提升了对复杂路况的适应能力。中央控制器计算能力的提升，可直接提升各轮的动力特性，在各类驱动方式中最具智能灵活性和多样性，是未来汽车电子化智能化的最佳方案。 其四、缩短新车型设计与生产流程，降低时间与物料成本。整车布局和车身造型设计的自由度大大增加，将汽车底盘的乘载功能与传动功能分离后，桥架结构大为简化。而轮毂电机可以一机多用，实现多车型的归一化设计，极大的减小了设计工作量，缩短新车开发周期，在省却原有机械传动元件BOM成本的基础上，也降低了开发时间成本。

    4、轮毂电机技术推广需要面对的几个问题

    虽然轮毂电机的驱动方式拥有集中式电机驱动方式无法比拟的优势，但在大规模商业化应用之前，也需要关注一定的技术难点。

    其一、轮毂电机运行环境恶劣，可靠性是首要问题。轮毂电机作为电动汽车的驱动核心零部件，集成了动力、传动与制动功能，本身具有很高的可靠性要求；加之轮毂电机贴近地面，长期经受剧烈震动、灰尘、砂石、泥水等复杂的工作环境，对于可靠性的要求更为苛刻。

    其二、各轮毂电机之间转速与扭矩独立受控，虽然给整车的动力系统提供了灵活性，却也给一致性校准提出了更高的要求。集中电机驱动方式轮毂结构相对简单生产一致性高，运转过程中通过机械传动连接，保障各轮的运动一致性。相较于传统轮毂，轮毂电机在生产与运转中的一致性难度成倍增长，这要求厂商具备精良的制造工艺能力与深度多次的校准。

    其三、轮毂电机驱动系统把驱动电机、减速机构、制动器都集中在车轮内，非簧载质量大量增加，可能会导致车辆垂直方向的振动幅度变大，影响车辆行驶过程中的平顺性与舒适性。非簧载质量的增加还将导致轮胎的附着性能变差，影响车辆控制。我们认为簧下质量轻量化是轮毂电机发展中的重要设计指标。

    其四、轮毂电机将动力、传动、制动集中在狭小的空间之内，电动汽车可能经常处于加速减速爬坡等高负荷运行状态，刹车过程中也会产生巨大的热量，而轮毂电机还必须提高密封性来应对复杂恶劣的工作环境。散热冷却困难是轮毂电机技术必须要面对的问题，如果处臵不当甚至会造成电机烧毁。

    结合行业发展来看，散热、簧下质量控制、一致性校准等问题是轮毂电机普及需要重点解决的问题。从我们的产业链调研反馈来看，国内外领先的轮毂电机公司已经基本解决了上述几个问题，产业化提速是行业趋势。

簧下质量增加

无需差速器进行差速控制

    随着新能源汽车的不断普及，众多厂商对轮毂电机的关注度在不断提高，经过长时间的研发与测试，各个技术难点也被逐渐击破，目前已经达到了可进入规模化推广的程度。

    综合看来，轮毂电机驱动技术相对于集中驱动技术拥有了很大的优势，集中体现在能源损耗降低、车身空间利用率提高、车轮控制能力智能化提升，以及物料与开发时间的成本降低。而同时，若要取得商业化大规模应用，还需要攻克一定的技术难关，主要是严苛的可靠性要求、各轮间一致性问题、簧下质量增加、差速问题以及冷却问题。目前，国际先行者针对轮毂电机做了大量的基础研究与试验，将优势进一步强化的同时，缺点得到一定的改进，轮毂电机在技术上已经具备了大规模商业化应用的基础。

    二、投资策略

    轮毂电机技术应用于电动汽车的发展不能一蹴而就，任何新技术的蓬勃发展都离不开其应用环境的繁荣，没有合适的土壤是其发展缓慢的主要原因。轮毂电机其实在电动自行车与平衡车上应用已具备一定的规模，究其原因有二：一是电动自行车与平衡车上技术相对简单，安全性与可靠性验证也并不苛刻；二是电动自行车与平衡车已有所普及，市场繁荣催生差异化产品。

    1、电动汽车市场的快速发展将使轮毂电机得以重视

    能源问题与环境问题是目前全球各国都需要面对的两大问题，在能源匮乏环境污染严重的当下，为了达到节能环保的目的，新能源汽车受到极大的重视。特别是在中国，近两年来得到了国家地方政策的强大助力，新能源汽车市场飞速发展。众多车企转战新能源汽车，更多的新进入者也推升了市场的繁荣。全球电动汽车销量在2015年骤升至54.9万辆，中国是全球最为迅速的国家之一，根据中国汽车工业协会公布的2015年全国新能源汽车产销情况，2015年全年共生产34.04万辆，同比增长3.3倍；销量达到33.1万辆，同比增长3.4倍。其中纯电动汽车产量为25.4万辆，销量为24.7万辆，增幅均超过了4倍。

    电动汽车市场的井喷式发展大家有目共睹，但经过野蛮生长后，必然会引来激烈的市场竞争。轮毂电机具备性能与成本的双重优势，可以缓解电动汽车动力与续航性能的问题；加之其作为一种颠覆式的驱动方式，本身具备吸引消费者眼球的功效。随着电动汽车市场的快速发展，轮毂电机技术必将引起汽车厂商与消费者的重视，从而进一步推进轮毂电机技术的攻关，最终实现大规模商业化应用。

2011-2020年新能源汽车产销量

    2、政策环境利好，轮毂电机或将成重点扶持对象之一

    国家在十三五规划中大力推动“分布式驱动”技术，充分体现了国家对于轮毂电机技术的信心和支持。政策持续推进新能源汽车市场，轮毂电机作为核心技术重视度得到提升。十三五规划建议明确提出要加强能源汽车推广、产业化水平，预期2020 年新能源车保有量达到500 万辆，新能源汽车已经上升到国家战略高度，未来政策上将保持一定的扶持力度。李克强总理在去年10月对全国节能与新能源汽车产业发展推进工作座谈会作出重要批示强调，着力突破核心技术和关键零部件制约，扩大先进适用的节能与新能源汽车市场应用，加快发展节能与新能源汽车，是促进汽车产业转型升级、抢占国际竞争制高点的紧迫任务，也是推动绿色发展、培育新的经济增长点的重要举措。轮毂电机是新能源汽车中优势明显，最具潜力的核心零部件之一。部分人士认为，十三五期间轮毂电机在政策上将会成为重点扶持对象之一，发展轮毂电机正当其时，当前是较好的投资窗口。

相关报告：智研咨询发布的《2016-2022年中国轮毂电机行业全景研究及未来投资策略分析咨询报告》