主要內(nèi)容編輯為目錄如下：

1 輪轂電機(jī)定義
2 輪轂電機(jī)分類
3 外轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)
4 內(nèi)轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)
5 輪轂電機(jī)優(yōu)點(diǎn)
6 輪轂電機(jī)的缺陷及解決方案
7 輪轂電機(jī)產(chǎn)業(yè)化情況
8 舍弗勒輪轂電機(jī)
9 英國(guó)Protean輪轂電機(jī)
10 荷蘭e-Traction公司
11 NSK輪轂電機(jī)
12 湖北泰特輪轂電機(jī)
13 日本SIM-Drive公司
14 斯洛文尼亞ELAPHE公司
15 浙江亞太輪轂電機(jī)
16 輪轂電機(jī)在乘用車上的應(yīng)用剖析
17 輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)總結(jié)和產(chǎn)業(yè)化展望

1 輪轂電機(jī)定義
輪轂電機(jī)技術(shù)也被稱為車輪內(nèi)裝電機(jī)技術(shù)，它的最大特點(diǎn)就是將動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置和制動(dòng)裝置都整合一起到輪轂內(nèi)，得以將電動(dòng)車輛的機(jī)械部分大為簡(jiǎn)化。



輪轂電機(jī)技術(shù)并非新生事物，早在1900年，就已經(jīng)制造出了前輪裝備輪轂電機(jī)的電動(dòng)汽車，在20世紀(jì)70年代，這一技術(shù)在礦山運(yùn)輸車等領(lǐng)域得到應(yīng)用。上個(gè)世紀(jì)七八十年代在白俄羅斯白楊系列洲際彈道導(dǎo)彈發(fā)射車上就有運(yùn)用，另外，在礦山電動(dòng)輪上也有應(yīng)用（不過究竟是輪轂電機(jī)還是輪邊電機(jī)還有爭(zhēng)議）。



輪轂電機(jī)被一部分人認(rèn)為是新能源汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最佳解決方案。其最大的特點(diǎn)就是將驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)和制動(dòng)裝置都整合到輪轂內(nèi)，省略了離合器、變速器、傳動(dòng)軸、差速器、分動(dòng)器等傳動(dòng)部件。它的出現(xiàn)，很有可能顛覆汽車零部件產(chǎn)業(yè)格局。



2 輪轂電機(jī)分類

輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)子型式主要分成兩種結(jié)構(gòu)型式：內(nèi)轉(zhuǎn)子式和外轉(zhuǎn)子式。其中外轉(zhuǎn)子式采用低速外轉(zhuǎn)子電機(jī)，電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速在1000-1500r/min，無減速裝置，車輪的轉(zhuǎn)速與電機(jī)相同。



而內(nèi)轉(zhuǎn)子式則采用高速內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，配備固定傳動(dòng)比的減速器，為獲得較高的功率密度，電機(jī)的轉(zhuǎn)速可高達(dá)10000r/min。隨著更為緊湊的行星齒輪減速器的出現(xiàn)，內(nèi)轉(zhuǎn)子式輪轂電機(jī)在功率密度方面比低速外轉(zhuǎn)子式更具競(jìng)爭(zhēng)力。

內(nèi)轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)矩小、轉(zhuǎn)速高，需配備減速器方可驅(qū)動(dòng)車輪。



目前輪轂電機(jī)有內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子兩種技術(shù)方案路線，內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子的區(qū)別：

轉(zhuǎn)子和電機(jī)主軸一起轉(zhuǎn)、電機(jī)機(jī)座固定是內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)
轉(zhuǎn)子隨著電機(jī)外殼一起旋轉(zhuǎn)、電機(jī)主軸固定，這是外轉(zhuǎn)子電機(jī)
簡(jiǎn)單說就是前者用外殼做定子，內(nèi)部和主軸做轉(zhuǎn)子，這是傳統(tǒng)的
后者是用外殼做轉(zhuǎn)子，內(nèi)部和主軸做定子
內(nèi)轉(zhuǎn)子一般極數(shù)少，轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)矩小
外轉(zhuǎn)子一般極數(shù)多，轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)矩大



3 外轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)

外轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)可以用在商用車上，也可以用在乘用車上。

外轉(zhuǎn)子電機(jī)由于轉(zhuǎn)速低、轉(zhuǎn)矩大，通常都不需要減速機(jī)構(gòu)，而采用直驅(qū)方案。但是由于外轉(zhuǎn)子電機(jī)的結(jié)構(gòu)特性，決定了其體積較大，導(dǎo)致占用空間大、重量偏大，這是其最大問題。



優(yōu)點(diǎn)：取消機(jī)械減速機(jī)構(gòu)，減少傳動(dòng)鏈條，也就減少了故障可能，效率更高。

缺點(diǎn)是：在起步、頂風(fēng)或爬坡等需要承載大扭矩的情況時(shí)需要大電流，很容易損壞電池和永磁體，電機(jī)效率峰值區(qū)域小，負(fù)載電流超過一定值后效率下降很快。



外轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)雖然節(jié)省了半軸和減速機(jī)等部分，但是巨大的體量是其無法規(guī)避的弱項(xiàng)，尤其在沒有減速器的情況下，要獲得足夠大的扭矩，就必須把轉(zhuǎn)速降下來，就是低速大扭矩，大家都知道，在扭矩恒定下，功率和轉(zhuǎn)速成正比，所以轉(zhuǎn)速上不去的話，功率密度無法提高，就導(dǎo)致體積巨大，重量就輕不了。

外轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)盡管體積大、重量大，但是由于結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)鏈條少、效率高，已經(jīng)有部分企業(yè)進(jìn)入量產(chǎn)狀態(tài)。



▲外轉(zhuǎn)子電機(jī)和內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)比圖

4 內(nèi)轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)

內(nèi)轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)矩小、轉(zhuǎn)速高，需配備減速器方可驅(qū)動(dòng)車輪。內(nèi)轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)和輪邊電機(jī)在傳動(dòng)結(jié)構(gòu)上已經(jīng)趨同：都是內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)+減速器，所不同的只是一個(gè)把電機(jī)藏在輪轂里，一個(gè)放在輪邊。



優(yōu)點(diǎn)是：由于內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)在高轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，故具有較髙的比功率和效率，而且體積小，質(zhì)量輕，通過減速結(jié)構(gòu)的增矩后，輸出轉(zhuǎn)矩大,爬坡性能好，能保證汽車在低速運(yùn)行時(shí)獲得較大的平穩(wěn)轉(zhuǎn)矩。

缺點(diǎn)是：難以實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑，會(huì)使行星齒輪減速結(jié)構(gòu)的齒輪磨損較快,使用壽命變短，不易散熱，噪聲比較大。



由于內(nèi)轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)需要集成減速器，對(duì)于乘用車前輪來說，狹小的空間內(nèi)需要布置電機(jī)、減速器、制動(dòng)器、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等等，故內(nèi)轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)較少見于乘用車應(yīng)用。

內(nèi)轉(zhuǎn)子+減速器方案理論上功率密度更高、結(jié)構(gòu)更緊湊，但由于技術(shù)過于復(fù)雜，目前尚未見到量產(chǎn)的產(chǎn)品。



5 輪轂電機(jī)優(yōu)點(diǎn)

（1）省略大量傳動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

對(duì)于傳統(tǒng)車輛來說，離合器、變速器、傳動(dòng)軸、差速器乃至分動(dòng)器都是必不可少的，而這些部件不但重量不輕、讓車輛的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，同時(shí)也存在需要定期維護(hù)和故障率的問題。但是輪轂電機(jī)就很好地解決了這個(gè)問題。



另外，雖然輪轂電機(jī)比普通輪轂要重不少，但是對(duì)整車來說，還是減重很多的。對(duì)于電動(dòng)汽車來說，減重意味著續(xù)航能力的增加，就可以把電池做的再小一點(diǎn)了。

（2）簡(jiǎn)化傳動(dòng)鏈，提高傳動(dòng)效率

輪轂電機(jī)不但簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，同時(shí)傳動(dòng)效率也要高出不少。傳統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，每一級(jí)傳動(dòng)都有傳動(dòng)效率的損失，輪轂電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輪，避免了傳遞路徑上效率的損失，可以提升效率，節(jié)省能量。



數(shù)據(jù)顯示，相對(duì)于傳統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)來說，輪轂電機(jī)可以提高8%~15%左右的效率。對(duì)于電動(dòng)汽車來說，效率的提升可以進(jìn)一步增加續(xù)航里程?；蛘弑３掷m(xù)航里程不變，電池么，就做小一點(diǎn)。

（3）空間布置

由于高度集成化，省去了中間的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以節(jié)省前艙的布置空間，以及四驅(qū)車輛的后排座椅的凸起，乘客可以享受更大的車內(nèi)空間。



沒有了變速箱，再也沒有橫置發(fā)動(dòng)機(jī)的空間布置糾結(jié)癥，前艙秒變行李艙不是夢(mèng)。后驅(qū)車后地板上的“迷之突起”消失，做事更方便。采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛可以獲得更好的空間利用率。

（4）方便控制，可實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)方式

由于輪轂電機(jī)具備單個(gè)車輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的特性，因此無論是前驅(qū)、后驅(qū)還是四驅(qū)形式，它都可以比較輕松地實(shí)現(xiàn)，全時(shí)四驅(qū)在輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛上實(shí)現(xiàn)起來非常容易。

由于電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輪，MCU（電機(jī)控制器）只需要一個(gè)簡(jiǎn)單的指令就可以直接控制車輪的轉(zhuǎn)速和扭矩（而且精度非常高），可以很容易的實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制。



同時(shí)輪轂電機(jī)可以通過左右車輪的不同轉(zhuǎn)速甚至反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)類似履帶式車輛的差動(dòng)轉(zhuǎn)向，大大減小車輛的轉(zhuǎn)彎半徑，在特殊情況下幾乎可以實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向(不過此時(shí)對(duì)車輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和輪胎的磨損較大)，對(duì)于特種車輛很有價(jià)值。

（5）理論上成本更低

理論上，由于節(jié)省了復(fù)雜的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)更簡(jiǎn)單，零件更少，整車成本會(huì)下降。但是目前由于輪轂電機(jī)產(chǎn)業(yè)化還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，而且技術(shù)被少數(shù)公司壟斷，輪轂電機(jī)成本還居高不下。



不過隨著輪轂電機(jī)前景被各大車企看好，一步步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，這部分優(yōu)勢(shì)會(huì)逐漸體現(xiàn)出來。另外，對(duì)于裝備有四輪輪轂電機(jī)的車輛，可以更容易實(shí)現(xiàn)更高水平的制動(dòng)能量回收利用率。

理論上如果輪轂電機(jī)扭矩足夠大，可以回收100%制動(dòng)能量，只是受限于電池組的充電功率，實(shí)際上能夠最大實(shí)現(xiàn)15%的節(jié)能。

（6）模塊化

由于輪轂電機(jī)的高集成度，輪轂電機(jī)理論上只與車輪大小有關(guān)，所以更容易模塊化，避免重復(fù)開發(fā)，可以縮短新車型的開發(fā)周期和開發(fā)費(fèi)用。



（7）便于采用多種新能源車技術(shù)

新能源車型不少都采用電驅(qū)動(dòng)，因此輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)也就派上了大用場(chǎng)。無論是純電動(dòng)還是燃料電池電動(dòng)車，抑或是增程電動(dòng)車，都可以用輪轂電機(jī)作為主要驅(qū)動(dòng)力。

即便是對(duì)于混合動(dòng)力車型，也可以采用輪轂電機(jī)作為起步或者急加速時(shí)的助力，可謂是一機(jī)多用。同時(shí)，新能源車的很多技術(shù)，比如制動(dòng)能量回收(即再生制動(dòng))也可以很輕松地在輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)車型上得以實(shí)現(xiàn)。



6 輪轂電機(jī)的缺陷及解決方案

（1）增大簧下質(zhì)量和輪轂的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，對(duì)車輛的操控有所影響

對(duì)于普通民用車輛來說，常常用一些相對(duì)輕質(zhì)的材料比如鋁合金來制作懸掛的部件，以減輕簧下質(zhì)量，提升懸掛的響應(yīng)速度。



可是輪轂電機(jī)恰好較大幅度地增大了簧下質(zhì)量，同時(shí)也增加了輪轂的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，這對(duì)于車輛的操控性能是不利的。

對(duì)汽車來講，簧下質(zhì)量會(huì)對(duì)汽車的性能產(chǎn)生很大影響，原來的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是在懸架以上，而輪轂電機(jī)會(huì)使懸下重量增加一倍多，這對(duì)汽車的平順性嚴(yán)重惡化，不是輪轂電機(jī)不能用，而是應(yīng)用在汽車上會(huì)嚴(yán)重影響其性能。

對(duì)懸架結(jié)構(gòu)做出重大改變或許能避免這個(gè)問題，但懸架的變化就相當(dāng)于整車全新一代的車型開發(fā)，難度很大。



不過，有人認(rèn)為簧下質(zhì)量對(duì)整車性能的影響確實(shí)存在，但相比傳統(tǒng)燃油車，電動(dòng)汽車的簧上質(zhì)量也在增加，比如電池的重量?；蛟S簧上質(zhì)量與簧下質(zhì)量按同比例增加時(shí)，整車性能受到的影響就不會(huì)那么突出。

雖然隨著技術(shù)的進(jìn)步，電動(dòng)汽車會(huì)逐步輕量化，但輪轂電機(jī)技術(shù)也會(huì)不斷進(jìn)步，向輕量化的方向發(fā)展。只要簧上和簧下質(zhì)量保持比例，對(duì)整車性能的影響就不會(huì)太大。



（2）電制動(dòng)性能有限，維持制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行需要消耗不少電能

現(xiàn)在的傳統(tǒng)動(dòng)力商用車已經(jīng)有不少裝備了利用渦流制動(dòng)原理(即電阻制動(dòng))的輔助減速設(shè)備，比如很多卡車所用的電動(dòng)緩速器。

而由于能源的關(guān)系，電動(dòng)車采用電制動(dòng)也是首選，不過對(duì)于輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛，由于輪轂電機(jī)系統(tǒng)的電制動(dòng)容量較小，不能滿足整車制動(dòng)性能的要求，都需要附加機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)。



對(duì)于普通電動(dòng)乘用車，沒有了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)的真空泵，就需要電動(dòng)真空泵來提供剎車助力，但也就意味了有著更大的能量消耗，即便是再生制動(dòng)能回收一些能量，如果要確保制動(dòng)系統(tǒng)的效能，制動(dòng)系統(tǒng)消耗的能量也是影響電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程的重要因素之一。

（3）工況適應(yīng)性問題

此外，輪轂電機(jī)工作的環(huán)境惡劣，面臨水、灰塵等多方面影響，在密封方面也有較高要求，同時(shí)在設(shè)計(jì)上也需要為輪轂電機(jī)單獨(dú)考慮散熱問題。



（4）電機(jī)過熱退磁問題

車輪由于經(jīng)常需要處在大負(fù)荷低速爬長(zhǎng)坡工況下，電機(jī)又放置在狹小的車輪內(nèi)，容易出現(xiàn)冷卻不足導(dǎo)致電機(jī)過熱，另外制動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致電機(jī)過熱。輪轂電機(jī)材料退磁是業(yè)界比較關(guān)注的問題。

在汽車制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)器會(huì)產(chǎn)生很大熱量，熱量會(huì)直接傳到電機(jī)上，一般情況下，電機(jī)材料達(dá)到200℃以上時(shí)會(huì)明顯出現(xiàn)退磁現(xiàn)象，目前還沒有任何技術(shù)方式可以解決這個(gè)問題。



電機(jī)永磁體溫度達(dá)到140℃的時(shí)候就會(huì)開始出現(xiàn)退磁現(xiàn)象。那么，如何讓磁體低于140℃？

電機(jī)熱退磁現(xiàn)象確實(shí)存在，但如果有良好的冷卻系統(tǒng)，能讓熱及時(shí)散發(fā)，可以避免電機(jī)材料退磁。一個(gè)思路的解決方案是：在不影響電機(jī)使用效率的情況下，通過嚴(yán)格的散熱分析，采用水冷的方法進(jìn)行散熱，主要是從冷卻水路的布置當(dāng)中考慮，來滿足電機(jī)的使用要求。



現(xiàn)在的情況是輪轂電機(jī)開發(fā)商只做電機(jī)，不做輪轂。其實(shí)輪轂可以做成風(fēng)扇的形式來達(dá)到冷卻效果，如果把輪轂和電機(jī)放在一起綜合設(shè)計(jì)，有可能得到額外的冷卻效果。

目前已經(jīng)有人通過水冷來冷卻定子，轉(zhuǎn)子可以由風(fēng)來冷卻。另外，電機(jī)最大的熱量來自制動(dòng)器，汽車在制動(dòng)過程中產(chǎn)生的熱量會(huì)對(duì)電機(jī)有附加影響，如果把熱量有效隔開，也可以減輕電機(jī)的熱負(fù)荷。



另外，將硅鋼片放置在剎車盤內(nèi)進(jìn)行防護(hù)，汽車在制動(dòng)時(shí)摩擦產(chǎn)生的熱量會(huì)進(jìn)行一層層隔熱處理，加上在電機(jī)定子里使用冷卻水進(jìn)行降溫處理，從而使電機(jī)材料達(dá)到不會(huì)退磁的溫度。

7 輪轂電機(jī)產(chǎn)業(yè)化情況

輪轂電機(jī)技術(shù)在全球范圍內(nèi)起步較早，但在國(guó)內(nèi)還不成熟。近年來，國(guó)外輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是以輪胎生產(chǎn)商或汽車零部件生產(chǎn)商為代表的研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的集成化電動(dòng)系統(tǒng)；二是整車生產(chǎn)商與輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)生產(chǎn)商聯(lián)合開發(fā)的電動(dòng)汽車。



而在我國(guó)國(guó)內(nèi)對(duì)于輪轂電機(jī)的研究多集中于高校，產(chǎn)品均為電動(dòng)汽車，與此同時(shí)，自主品牌汽車廠商也紛紛推出了自己的輪轂電機(jī)技術(shù)產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)的汽車商雖然能夠生產(chǎn)電動(dòng)汽車，但是對(duì)于輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究尚不成熟，尤其是在高轉(zhuǎn)矩輪轂電機(jī)開發(fā)方面，與國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品仍有一定差距。

那么，被很多人看好的輪轂電機(jī)為什么至今還沒有大面積鋪開？

就目前來看，業(yè)界對(duì)輪轂電機(jī)技術(shù)的觀點(diǎn)分為兩派。一方認(rèn)為，輪轂電機(jī)有明顯優(yōu)勢(shì)，技術(shù)已經(jīng)可以達(dá)到產(chǎn)業(yè)化水平；另一方認(rèn)為，輪轂電機(jī)技術(shù)瓶頸很難突破，短期內(nèi)不宜大規(guī)模推廣。



而對(duì)于乘用車所用的輪轂電機(jī)，日系廠商對(duì)于此項(xiàng)技術(shù)研發(fā)開展較早，目前處于領(lǐng)先地位，包括通用、豐田在內(nèi)的國(guó)際汽車巨頭也都對(duì)該技術(shù)有所涉足。

輪轂電機(jī)是否具備產(chǎn)業(yè)化條件？

輪轂電機(jī)只能在非常有限的特殊應(yīng)用中試用，對(duì)于在汽車上的應(yīng)用，不能僅就輪轂電機(jī)本身論，必須從整車角度來看輪轂電機(jī)在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的可能性。



目前來看，輪轂電機(jī)除了電極材料過熱退磁和簧下質(zhì)量增加存在爭(zhēng)議外，輪轂電機(jī)能否與整車如何有效集成以及電機(jī)的一致性、耐久性差的問題也成為影響產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的因素。

輪轂電機(jī)的開發(fā)商和車廠一定要配合來做這件事，這樣有助于發(fā)揮優(yōu)點(diǎn)，克服缺點(diǎn)。目前確實(shí)存在很多技術(shù)問題，但如果缺乏規(guī)?；纳虡I(yè)應(yīng)用，突破速度會(huì)很慢。



國(guó)內(nèi)外有一些整車廠已經(jīng)在嘗試使用輪轂電機(jī)作為汽車的驅(qū)動(dòng)方式了，但都沒有大規(guī)模應(yīng)用，只是停留在測(cè)試階段。當(dāng)然，還有很大一部分整車廠拒絕采用輪轂電機(jī)。

雖然目前輪轂電機(jī)還處于小范圍試驗(yàn)階段，但被業(yè)界很多人看作是未來新能源汽車驅(qū)動(dòng)解決方案，如果能在工程上解決技術(shù)難題，輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)將在未來的新能源車中擁有廣闊的前景。



雖然輪轂電機(jī)還面臨其他問題的挑戰(zhàn)，但依舊有越來越多的國(guó)內(nèi)汽車廠商和電機(jī)生產(chǎn)商開始注意到這項(xiàng)技術(shù)，比如一汽-大眾和廣汽傳祺純電動(dòng)汽車都曾嘗試使用過輪轂電機(jī)。

目前國(guó)際上著名的輪轂電機(jī)生產(chǎn)廠商有英國(guó)的Protean電機(jī)公司、加拿大的TM4公司、著名的輪胎生產(chǎn)商米其林公司和日本的普利司通公司。

8 舍弗勒輪轂電機(jī)



福特汽車公司聯(lián)手國(guó)際著名汽車零部件廠商舍弗勒（Schaeffler）以福特嘉年華為基礎(chǔ)而開發(fā)的eWheelDrive輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車。eWheelDrive輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將獨(dú)立的電動(dòng)機(jī)集成于兩個(gè)后輪轂中。



舍弗勒的輪轂電機(jī)采用水冷設(shè)計(jì)，單個(gè)電機(jī)最大功率40千瓦（54馬力），電機(jī)工作時(shí)平均輸出功率為33千瓦，兩臺(tái)電機(jī)的最大功率為80千瓦（40×2），約109馬力，連續(xù)輸出時(shí)的平均功率為66千瓦（33×2），即90馬力，輸出扭矩可達(dá)700牛米。



▲福特嘉年華輪轂電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖



電機(jī)、電子控制器、冷卻系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)全部被集成在輪圈內(nèi)側(cè)。

9 英國(guó)Protean輪轂電機(jī)

Protean已與多家整車廠商合作研發(fā)了20多款裝置輪轂電機(jī)的樣車和改裝車型，包括福特F150-EV、VolvoC30 SeriesHEV、沃克斯豪爾Vivaro貨車、廣汽傳祺mmpchiEV以及基于梅賽德斯奔馳E級(jí)的巴博斯純電動(dòng)與混合動(dòng)力車型。



其生產(chǎn)的輪轂電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)75kW的峰值功率和1250NM的峰值扭矩，質(zhì)量為36kg，可安裝在直徑為18英寸以上的車輪中，能回收高達(dá)85%的制動(dòng)能量。



萬安科技與Protean股權(quán)合作戰(zhàn)略布局輪轂電機(jī)技術(shù)，欲開發(fā)16寸輪轂的輪轂電機(jī)，以加速推進(jìn)輪轂電機(jī)技術(shù)在國(guó)內(nèi)落地和產(chǎn)業(yè)化。



10 荷蘭e-Traction公司

這家位于荷蘭的公司成立于1981年，專注于商用車輪轂電機(jī)的研發(fā)及應(yīng)用，至今已超過36年。e-Traction公司目前擁有200余項(xiàng)專利，包括100余項(xiàng)發(fā)明專利。



▲外轉(zhuǎn)子電機(jī)巨大的外形導(dǎo)致傳統(tǒng)鋼圈無法使用

e-Traction 可以提供先進(jìn)的技術(shù)和優(yōu)秀的客戶服務(wù)。技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)和銷售都與施樂百和德州儀器等伙伴開展了重大的戰(zhàn)略合作。



▲外轉(zhuǎn)子需要特制鋼圈配大單胎

作為全球最先進(jìn)水平的輪轂電動(dòng)直驅(qū)傳動(dòng)技術(shù)和系統(tǒng)的專利組合受讓人，e-Traction 擁有的獨(dú)特知識(shí)產(chǎn)權(quán)地位允許通過技術(shù)許可的方式將知識(shí)產(chǎn)權(quán)授予全球內(nèi)的合作伙伴。



11 NSK輪轂電機(jī)

為實(shí)現(xiàn)輪轂電機(jī)小型化，NSK開發(fā)了雙電機(jī)特殊變速機(jī)的“帶變速機(jī)輪轂電機(jī)”。輪轂電機(jī)是由兩個(gè)電機(jī)搭載兩個(gè)行星齒輪組成的變速機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)高驅(qū)動(dòng)扭矩、及小型電機(jī)的轉(zhuǎn)速極大化。另外，該變速機(jī)可通過控制兩個(gè)電機(jī)的速度和扭矩，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)地加速。



因其無需安全發(fā)動(dòng)機(jī)和其他動(dòng)力傳動(dòng)件，可大幅減輕車身重量，有可能增大座艙的空間。此外，可借助扭矩矢量分配（torque vectoring）功能，獨(dú)自控制各輪的驅(qū)動(dòng)力。最后，將提升環(huán)保性能、舒適度和安全性。



12 湖北泰特輪轂電機(jī)

湖北泰特機(jī)電有限公司也是或內(nèi)比較早布局輪轂電機(jī)的企業(yè)。早在2016年9月，作為天海集團(tuán)子公司的泰特機(jī)電便耗資5500萬歐元全資收購了e-Traction公司。



湖北泰特制造的e-Traction輪轂電機(jī)，將輪胎、輪轂、永磁同步外轉(zhuǎn)子、定子、逆變器、壓盤集成在車輪內(nèi)，其峰值輸出扭矩可高達(dá)6000-10200Nm，最高轉(zhuǎn)速達(dá)到500rpm/85-97kmph，堪稱超低速大扭矩。

13 日本SIM-Drive公司

SIM-LEI配備的鋰離子充電電池容量為24.9kWh，與LEAF（中國(guó)名：聆風(fēng)）的24kWh基本相同。日產(chǎn)稱JC08模式下LEAF的續(xù)航距離為200km，而SIM-LEI則達(dá)到了LEAF的1.5倍以上。

此次開發(fā)該車時(shí)，SIM-Drive制定了“與量產(chǎn)直接掛鉤”的開發(fā)目標(biāo)。因此，當(dāng)時(shí)所面臨的課題是，如何確?？晒?名成人乘坐的車內(nèi)空間及超過300km的實(shí)用續(xù)航距離，以及采用適合量產(chǎn)的車身構(gòu)造等。

關(guān)于輪內(nèi)馬達(dá)的改進(jìn)，特點(diǎn)是采用了外轉(zhuǎn)子構(gòu)造，取代了原來主流的內(nèi)轉(zhuǎn)子構(gòu)造。雖然外轉(zhuǎn)子構(gòu)造比內(nèi)轉(zhuǎn)子構(gòu)造復(fù)雜，但具有容易輸出較大扭矩的特點(diǎn)。

由于馬達(dá)本身可確保扭矩，因此不再像原來的EV馬達(dá)那樣需要減速器，從而可減少摩擦損失。“因?yàn)闆]有主傳動(dòng)齒輪、差動(dòng)齒輪、傳動(dòng)軸等，摩擦損失可減少10％左右。

14 斯洛文尼亞ELAPHE公司

從03年開始研發(fā)輪轂電機(jī)，到06年研制出首款輪轂電機(jī)產(chǎn)品，至今已有15年歷史。依拉菲公司已經(jīng)開發(fā)出超過15款的輪轂電機(jī)，搭載過10多款車型。



通過在電機(jī)設(shè)計(jì)和裝配方面的豐富經(jīng)驗(yàn)，Elaphe致力于開發(fā)自己的組裝和生產(chǎn)工具，以使生產(chǎn)過程更加高效和可伸縮。即使在原型階段，生產(chǎn)也遵循標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)適用于輪轂電機(jī)的大規(guī)模生產(chǎn)。



Elaphe公司技術(shù)專家：高扭矩馬達(dá)是基于Elaphe電磁拓?fù)?，它使所有的期望性能的一個(gè)內(nèi)輪電機(jī)。電磁部分的核心創(chuàng)新是與有成就的斯洛文尼亞物理學(xué)家、革新者和哲學(xué)家Andrej Detela合作開發(fā)的，是由Elaphe團(tuán)隊(duì)帶來的20年的愿景的一部分。



電磁拓?fù)涞闹饕阅軆?yōu)勢(shì)是:高轉(zhuǎn)矩能力、超高的主動(dòng)負(fù)荷效率(≥90%)、高效的制冷能力、低制造成本。



15 浙江亞太輪轂電機(jī)

亞太股份以參股方式投資斯洛文尼亞輪轂電機(jī)技術(shù)公司1000萬歐元，占該公司股份的20%。雙方同意在中國(guó)成立合資公司，亞太股份占該合資公司51%的股份，歐盟公司占該合資公司49%的股份。



亞太可以利用歐盟斯洛文尼亞輪轂電機(jī)技術(shù)公司的技術(shù)在中國(guó)打造本土化產(chǎn)品，推動(dòng)中國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。



杭州亞太依拉菲動(dòng)力技術(shù)有限公司是依拉菲輪轂電機(jī)技術(shù)在大中華地區(qū)的唯一授權(quán)單位，這也就意味著未來只有亞太可以生產(chǎn)擁有依拉菲技術(shù)的輪轂電機(jī)產(chǎn)品，同時(shí)包括引進(jìn)依拉菲最先進(jìn)的技術(shù)和最新的產(chǎn)品。



亞太股份已經(jīng)與廣汽傳祺、上汽集團(tuán)和一些新造車勢(shì)力完成技術(shù)方案設(shè)計(jì)、測(cè)試和驗(yàn)證，預(yù)計(jì)2019年中旬開始量產(chǎn)；在商用車領(lǐng)域，和中國(guó)重汽制定可行性方案，預(yù)計(jì)2019年上半年開始批量生產(chǎn)。



16 輪轂電機(jī)在乘用車上的應(yīng)用剖析

以A級(jí)車北汽EU260為例，其百公里電耗為15-16度，搭載輪轂電機(jī)系統(tǒng)，并配合輕量化底盤，最終目標(biāo)百公里電耗在8-9度。初步預(yù)計(jì)，新能源整車能耗水平從60%-70%提升到90%以上。



在安全性方面，輪轂電機(jī)已經(jīng)通過深水工作密封性、高溫、冰凍、振動(dòng)、跌落、操控性等各種試驗(yàn)，只要輪轂電機(jī)在軸承、輪輞等不損壞的情況下，輪轂電機(jī)就不會(huì)出現(xiàn)任何問題。



在輕量化方面，以北汽EU260為案例，原車系統(tǒng)重量為147Kg，裝配輪轂電機(jī)的重量為55.8Kg，減重將近90Kg。如果是全新設(shè)計(jì)鋁合金分布式底盤，重量將大幅度減輕。

輪轂電機(jī)的配套優(yōu)勢(shì)：

• 輪轂電機(jī)可滿足兩驅(qū)、四驅(qū)甚至多輪驅(qū)動(dòng)。
• 全時(shí)、全輪、全向的電控系統(tǒng)與輪轂電機(jī)結(jié)合，車輪束縛程度非常小，自由度非常大，同時(shí)可以根據(jù)需求開發(fā)出全新的底盤；
• 采用扭矩矢量控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)車輪主動(dòng)獨(dú)立控制；
• 簡(jiǎn)易的集成和裝配，通過對(duì)車輛大量的懸掛研究，可以與絕大多數(shù)車輛懸掛完美切合，通過輪轂電機(jī)定子和轉(zhuǎn)向節(jié)部分進(jìn)行連接。

以A級(jí)轎車為例，中央電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的單電機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的總成量產(chǎn)價(jià)格為12000元，兩驅(qū)輪轂電機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總成的量產(chǎn)整套目標(biāo)價(jià)格為22000元，如果按照A級(jí)車50度電的電耗量來計(jì)算，那么電池和電耗成本為1200*50=60000元，而輪轂電機(jī)的電耗量為42.5度，電池和電耗成本為1200*42.5=51000元，所以從動(dòng)力總成的總體對(duì)比來看，中央電機(jī)的動(dòng)力總成價(jià)格為72000元，而輪轂電機(jī)的動(dòng)力總成價(jià)格為73000元，長(zhǎng)期來看輪轂電機(jī)還有降價(jià)空間，并且輪轂電機(jī)沒有機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，維護(hù)成本更低。

17 輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)總結(jié)和產(chǎn)業(yè)化展望

在新能源驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)，中央驅(qū)動(dòng)電機(jī)占據(jù)絕對(duì)的地位，輪邊驅(qū)動(dòng)電機(jī)被譽(yù)為過渡性驅(qū)動(dòng)方案，而輪轂電機(jī)則被譽(yù)為新能源汽車終極驅(qū)動(dòng)解決方案。



根據(jù)初步計(jì)算，相比于中央驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，輪轂電機(jī)直接將電機(jī)放置在車輪之中直接驅(qū)動(dòng)車輛行駛，去掉一系列的傳動(dòng)系統(tǒng)，可以節(jié)省15%以上的能量，同時(shí)再配套分布式輕量化底盤，還將節(jié)省更多能量。



由于輪轂電機(jī)還沒有大規(guī)模量產(chǎn)，成本居高不下，推廣普及還需要一定時(shí)間。對(duì)于傳統(tǒng)車企來說，一直以來的傳統(tǒng)是，傳動(dòng)歸傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)歸驅(qū)動(dòng)，底盤歸底盤，分屬不同的部分，涇渭分明。一旦普及，傳動(dòng)系統(tǒng)將取消，驅(qū)動(dòng)和底盤將深度融合在一起，對(duì)于傳統(tǒng)車企的組織架構(gòu)是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)車企想要推動(dòng)這個(gè)變革，其決心不亞于壯士斷腕。



面對(duì)多變的世界，悠久的歷史和龐大的規(guī)模對(duì)于傳統(tǒng)車企來說，是一個(gè)負(fù)擔(dān)。是時(shí)候擺脫束縛、輕裝上陣了。受結(jié)構(gòu)限制，從目前行業(yè)趨勢(shì)來看，外轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)最有可能在電動(dòng)大巴上取得突破，而在重載的卡車領(lǐng)域可能還是輪邊電機(jī)方案更合適；另外，外轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)可能在一些特種領(lǐng)域如軍用越野和礦山電動(dòng)輪等行業(yè)率先取得突破。



乘用車方面，由于舒適性和操控性要求更高，輪轂內(nèi)布置空間更小，制動(dòng)及散熱和簧下質(zhì)量等問題更加難以解決，所以輪轂電機(jī)在乘用車上的應(yīng)用更加困難，盡管福特嘉年華已在幾年前推出了輪轂電機(jī)汽車，但并沒有被市場(chǎng)所認(rèn)可；這也反應(yīng)了汽車行業(yè)的一大特點(diǎn)：技術(shù)過關(guān)不等于產(chǎn)業(yè)化，也就是說，攻克技術(shù)難點(diǎn)、能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)，不等于消費(fèi)者買賬，這中間還有成本、性能、故障率等等多方面和維度的考量。



內(nèi)轉(zhuǎn)子+減速器方案理論上功率密度更高、結(jié)構(gòu)更緊湊，但由于技術(shù)過于復(fù)雜，目前尚未見到量產(chǎn)的產(chǎn)品；外轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)盡管體積大、重量大，但是由于結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)鏈條少、效率高，已經(jīng)有部分企業(yè)進(jìn)入量產(chǎn)狀態(tài)。