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三条路径博弈:轮毂电机市场化面临多重难题

2018-02-05 · 来源: 21世纪经济报道 关注度:12818 次
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轮毂电机 新能源汽车
摘要:轮毂电机是将驱动、传动和制动装置集成到轮毂内,省去了离合器、变速器、传动轴、差速器、分动器等传动部件,从而实现效率最大化。

126日,亚太依拉菲公司首条高速、自动化的轮毂电机总成生产线(以下简称合装总线)正式投入运行,实现了首批次乘用车用M700外转子电机的顺利生产下线,这意味着该公司轮毂电机正式迈入国产化状态,可以开始完成工装样机及批量产品的生产任务。

此外,在刚结束不久的中国电动汽车百人会论坛上,湖北泰特机电有限公司总裁何君正公开表示:“现在大家已经形成了一个共识,整个汽车产业应该影响了整个电驱时代,在电驱时代,什么样的电驱系统会是最佳的技术方案。考虑到如何减少动力总成系统,包括电机以及到车轮之间传递系统的损耗,我们认为轮毂电机直驱技术是能源最大化的一个解决方案。”

整体来看,电机市场上主要有三种选择:第一种是中央电机,目前市面70%-80%的车辆都会采用这种技术;第二种是分布式驱动,主要是轮边电机驱动桥,目前正逐步走向商业化阶段;第三种是集成化的轮毂电机驱动桥,在中国市场尚处在技术研发试用阶段。

对比以上三种电机,轮毂电机是将驱动、传动和制动装置集成到轮毂内,省去了离合器、变速器、传动轴、差速器、分动器等传动部件,从而实现效率最大化。

湖北泰特机电有限公司曾委托欧洲第三方检测机构对同一部12米的满载纯电动客车,按照城市路况进行电耗检测,实测结果是中央电机1.06/公里,轮边电机是1.04/公里,轮毂电机是0.91/公里。比较同一款车不同的驱动系统,轮毂电机的平均效率要提升15%,电耗节省15%

119日,湖北泰特机电有限公司董事长吕超在接受21世纪经济报道采访时表示:“轮毂电机会降低传动轴、差速器、车轮之间的机械损耗,这样对比采用中央电机电动车,可以增大更多续航里程。同时,考虑到变速器等供应商利益因素,未来轮毂电机会在中国快速应用。然而,基于现有轮毂电机技术条件,该技术会率先在商用车应用,未来三年逐步转向乘用车。”

轮毂电机可能大批量应用

随着我国新能源汽车市场的快速发展,车用驱动电机的配套需求也在不断提升,公开数据显示,2016年中国新能源汽车驱动电机的装机量为59.5万台,但绝大部分企业采用的都是中央电机。

总体上来看,国内与国外轮毂电机技术相比差距较大。据了解,国外对轮毂电机的研究起于上世纪中后期,日、美、德等国都开发了轮毂电机驱动车辆,如三菱公司开发了Lancer轮毂电机驱动电动汽车,福特公司开发了EwheelDrive轮毂电机驱动汽车,西门子公司研制了Ecomer电动轮汽车等。

目前,国外从事轮毂电机研究影响力较大的企业有荷兰E-tranction公司(现为湖南泰特机电的子公司)、英国Protean Electric公司、加拿大的TM4公司、斯洛文尼亚的Elaphe公司等。其中,商用车和乘用车轮毂电机研究处于世界领先的企业分别是e-tranction公司和Protean Electric公司。

由于我国轮毂电机的研发起步较晚,国家正加强对发展电动汽车的政策引导,我国部分高校、科研院所、车企也均加大了对轮毂电机的研发投入,纷纷研究开发轮毂电机驱动电动车。

如同济大学研发的“春晖”系列轮毂电机驱动电动车,一汽大众和Protean Electric合作开发的轮毂电机验证演示车,广汽集团与Protean Electric公司合作打造的后轮驱动的纯电动汽车,奇瑞汽车公司开发的四轮驱动、搭载336V轮毂电机的瑞麒XI-EV纯电动汽车。

以此来看,我国企业正通过并购入股的方式引入国外先进技术,从而加速发展轮毂电机产业。然而,鉴于欧洲市场发展经验以及国内市场环境,从事研发轮毂电机的企业仍将商用车作为突破口。

初步测算,目前我国客车和中重型卡车的年市场需求量大约150万辆,随着环卫车和物流车的快速增长,目前环卫车、物流车和工程专用车年需求达到约52万辆,预计2020年需求会超过100万辆,届时将有超过100万套较小型的轮毂电机配套需求,2020年这些车辆潜在配套轮毂电机的价值约为3000亿元,

对此,吕超表示:“轮毂电机有望在中国实现大批量应用,因为一些跨国车企对于一些新技术应用还比较保守,反倒新创车企如特斯拉会率先采用。参照汽车驱动技术发展趋势,传统内燃机驱动被电驱动所代替,而电驱动又会被直驱所代替。”

可靠性仍是主要问题

从产品技术层面看,轮毂电机的优势主要表现在以下三点:一是省去了传统的机械换挡、离合器、变速器、传动轴和机械差速器等装置,简化了桥架结构,既增大汽车可利用空间,又提高传动效率;二是各轮毂转矩独立可控,正反转灵活,瞬时动力性能更加优越;三是有助于轮毂的电气制动、机电复合制动和制动过程中的能量回馈。

但行业内有人认为,其实轮毂电机并不是什么新鲜的技术,它已经诞生100年了。虽然轮毂电机可以做到真正意义上的直接驱动,但主要有以下两个困难目前还没法克服。

第一是大幅增加了簧下质量,对于一辆车,可以将其分成簧下质量和簧上质量两个部分,如果增加簧下质量,对于舒适性和操控性都是极为不利的。

第二是对制动方面的影响,传统汽车都是布置了刹车盘和刹车卡钳,轮毂电机则需要采用电制动,然而仅凭单纯的能力回收肯定是不够的,还需要更强的制动,这会有电量损耗。此外,电制动方案如何实施,如何散热等都是一些难题。

针对散热问题,何君正表示:“因为是大扭矩,效率是我们要重点考虑的,而且电机和控制器也要散热,都是集成在电机里面。通过严格的散热分析,我们还是采用水冷,主要是从冷却水路的布置当中考虑,这些完全能够达到整个电机的使用要求。”

除此之外,轮毂电机还面临推广难题。鉴于轮毂电机对汽车产业链的影响,其间必然涉及一些传统供应商的利益,并且成本问题也是不得不考虑关键因素。21世纪经济报道记者了解到,一套轮毂电机成本高达20万元,这也是现阶段其难以在乘用车广泛推广的主要原因。

基于现在轮毂电机发展现状,从事其技术研发的企业仍会面临比较大的挑战。“电机发展有一个博弈过程,而轮毂电机成本不是主要问题,主要是产品的可靠性。目前我们每年专利费用达到500万元,但轮毂电机一旦产业化应用会打消人们的疑虑。”吕超表示。

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