一、輪轂電機發展概況

　　隨著煤、石油、天然氣等石化能源的不斷消耗和環境污染情況的加劇，不依賴石化能源、無污染噪聲低的電動汽車成為汽車行業發展的重要方向。近年來，世界各國均把電動汽車作為科研攻關與政策指引的重要方向之一，汽車產業鏈內更是掀起了一股新能源汽車的浪潮。 傳統內燃機汽車的驅動系統由“發動機-變速器-傳動軸-差速器-車輪”等部分組成。其劣勢體現在發動機消耗石化能源，污染環境、體型笨重、噪聲巨大，采用機械傳動方式，結構復雜，能源損耗率高傳動效率低下，且減少了有效的車內使用空間。

　　電動汽車根據驅動電機位臵的不同可采取不同的驅動方式，分為集中電機驅動、輪邊電機驅動和輪轂電機驅動。其中，輪轂電機是與傳統汽車驅動方式區別最大的一種。輪轂電機技術又稱車輪內裝電機技術，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，將電動車輛的機械部分大大簡化，是新能源汽車發展的必然趨勢之一。隨著新能源汽車的逐漸普及，輪轂電機技術也迎來發展良機，并終將得到大規模普及引用。

　　1、輪轂電機的發展歷程：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、傳動系統和制動器濃縮到輪轂裝臵內。美國通用汽車高級技術成功研制中心將自行研制的輪轂電機應用到雪佛蘭S-10皮卡車中。應用輪轂電機僅僅給車輪增加了15Kg的重量，卻可以產生約26KW的功率，產生的驅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上的研發投入，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。例如同濟大學研發的“春暉”系列新能源汽車就采用了輪轂電機結構；一汽大眾和Protean Electric合作生產了驗證演示車；萬安科技與Protean股權合作戰略布局輪轂電機技術，加速推進輪轂電機技術在國內落地和產業化；康盛股份旗下子公司成都聯騰也將輪邊驅動系統運用于集團的新能源大巴車中，并已經量產配套了10米大巴和6米大巴兩個型號車型。

　　2、輪轂電機的構造：集動力、傳動、制動于一體

　　就基本的輪轂電機機構而言，大體是相同的，一個獨立的固定轉子、包含電控組件的軸承、逆變器和定子等，更加復雜的，還會在輪轂內集成懸掛減震系統。90 年代初期，輪轂電機以內轉子結構為主，后來，隨著電機及控制技術的日益成熟，輪轂電機開始出現外轉子形式，目前，外轉子形式已經成為輪轂電機的主流結構。外轉子輪轂電機的優點是結構簡單、可靠性高、調速范圍寬、輸出轉矩大、噪音低、效率高。

米其林輪轂電機

輪轂電機的基本構造

　　無論是集中電機驅動方式還是輪轂電機驅動方式，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、感應電機、永磁電機、開關磁阻電機(SRM) 等。永磁電機是當今電動汽車領域應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、維護簡單等優點,受到各電動汽車公司的青睞。開關磁阻電機具有成本低廉、堅固耐用、調速方便的優點，雖然發展時間較短,但其獨特的優點使其在電氣傳動領域得到一定的應用。

各類電機性能比較

　　3、輪轂電機優勢明顯，推動新能源汽車行業進入分布式驅動時代

　　輪轂電機相對于目前主流電動車的集中電機驅動方式，擁有無可比擬的優勢，日益受到業內專業人士的重視，是未來電動汽車驅動技術演進的重要方向之一。可將其優勢總結為以下幾點：

　　其一，簡化整車結構，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，整車驅動系統不再需要傳統的機械換擋、離合器、變速器、傳動軸和機械差速器等裝臵，底盤結構簡單歸一，極大的節省車內空間，提升乘車舒適度。

傳統汽車構造

采用輪轂電機汽車構造

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

　　其三、天然適應智能汽車發展方向，可以設計出更多的智能化驅動模式。各輪轂之間轉速與扭矩互相獨立，卻又服從中央控制器統一調配，響應快捷，正反轉靈活，瞬時動力性能優越，顯著提升了對復雜路況的適應能力。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、縮短新車型設計與生產流程，降低時間與物料成本。整車布局和車身造型設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，橋架結構大為簡化。而輪轂電機可以一機多用，實現多車型的歸一化設計，極大的減小了設計工作量，縮短新車開發周期，在省卻原有機械傳動元件BOM成本的基礎上，也降低了開發時間成本。

　　4、輪轂電機技術推廣需要面對的幾個問題

　　雖然輪轂電機的驅動方式擁有集中式電機驅動方式無法比擬的優勢，但在大規模商業化應用之前，也需要關注一定的技術難點。

　　其一、輪轂電機運行環境惡劣，可靠性是首要問題。輪轂電機作為電動汽車的驅動核心零部件，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，長期經受劇烈震動、灰塵、砂石、泥水等復雜的工作環境，對于可靠性的要求更為苛刻。

　　其二、各輪轂電機之間轉速與扭矩獨立受控，雖然給整車的動力系統提供了靈活性，卻也給一致性校準提出了更高的要求。集中電機驅動方式輪轂結構相對簡單生產一致性高，運轉過程中通過機械傳動連接，保障各輪的運動一致性。相較于傳統輪轂，輪轂電機在生產與運轉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、輪轂電機驅動系統把驅動電機、減速機構、制動器都集中在車輪內，非簧載質量大量增加，可能會導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。非簧載質量的增加還將導致輪胎的附著性能變差，影響車輛控制。我們認為簧下質量輕量化是輪轂電機發展中的重要設計指標。

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

　　結合行業發展來看，散熱、簧下質量控制、一致性校準等問題是輪轂電機普及需要重點解決的問題。從我們的產業鏈調研反饋來看，國內外領先的輪轂電機公司已經基本解決了上述幾個問題，產業化提速是行業趨勢。

簧下質量增加

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注度在不斷提高，經過長時間的研發與測試，各個技術難點也被逐漸擊破，目前已經達到了可進入規模化推廣的程度。

　　綜合看來，輪轂電機驅動技術相對于集中驅動技術擁有了很大的優勢，集中體現在能源損耗降低、車身空間利用率提高、車輪控制能力智能化提升，以及物料與開發時間的成本降低。而同時，若要取得商業化大規模應用，還需要攻克一定的技術難關，主要是嚴苛的可靠性要求、各輪間一致性問題、簧下質量增加、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研究與試驗，將優勢進一步強化的同時，缺點得到一定的改進，輪轂電機在技術上已經具備了大規模商業化應用的基礎。

　　二、投資策略

　　輪轂電機技術應用于電動汽車的發展不能一蹴而就，任何新技術的蓬勃發展都離不開其應用環境的繁榮，沒有合適的土壤是其發展緩慢的主要原因。輪轂電機其實在電動自行車與平衡車上應用已具備一定的規模，究其原因有二：一是電動自行車與平衡車上技術相對簡單，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品。

　　1、電動汽車市場的快速發展將使輪轂電機得以重視

　　能源問題與環境問題是目前全球各國都需要面對的兩大問題，在能源匱乏環境污染嚴重的當下，為了達到節能環保的目的，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展。眾多車企轉戰新能源汽車，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，根據中國汽車工業協會公布的2015年全國新能源汽車產銷情況，2015年全年共生產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展大家有目共睹，但經過野蠻生長后，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勢，可以緩解電動汽車動力與續航性能的問題；加之其作為一種顛覆式的驅動方式，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展，輪轂電機技術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的攻關，最終實現大規模商業化應用。

2011-2020年新能源汽車產銷量

　　2、政策環境利好，輪轂電機或將成重點扶持對象之一

　　國家在十三五規劃中大力推動“分布式驅動”技術，充分體現了國家對于輪轂電機技術的信心和支持。政策持續推進新能源汽車市場，輪轂電機作為核心技術重視度得到提升。十三五規劃建議明確提出要加強能源汽車推廣、產業化水平，預期2020 年新能源車保有量達到500 萬輛，新能源汽車已經上升到國家戰略高度，未來政策上將保持一定的扶持力度。李克強總理在去年10月對全國節能與新能源汽車產業發展推進工作座談會作出重要批示強調，著力突破核心技術和關鍵零部件制約，擴大先進適用的節能與新能源汽車市場應用，加快發展節能與新能源汽車，是促進汽車產業轉型升級、搶占國際競爭制高點的緊迫任務，也是推動綠色發展、培育新的經濟增長點的重要舉措。輪轂電機是新能源汽車中優勢明顯，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，發展輪轂電機正當其時，當前是較好的投資窗口。