轮毂电机调研报告及分析

编号：轮毂电机调研报告及分析项目名称：项目编号：项目院部：项目负责人：xxxx年xx月xx日1报告主要内容一、调研背景二、轮毂电机技术概述（一）国内外发展历程及现状（二）国内外发展趋势（三）前沿的轮毂电机技术介绍（四）轮毂电机商业化分析三、轮毂电机技术分析（一）轮毂电机关键技术及其市场效益分析（二）轮毂电机技术优缺点对比分析（三）预研轮毂电机技术的必要性及前景2一、调研背景新能源车现在已经成为汽车行业颇具前瞻性的领域，而新能源车型的驱动技术和传统内燃机汽车有着不小的区别，而其中有一类驱动技术有着很大的发展前景，这就是轮毂电机技术。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、传动和制动装置都整合到轮毂内，因此将电动车辆的机械部分大大简化。轮毂电机技术并非新生事物，早在1900年，保时捷就首先制造出了前轮装备轮毂电机的电动汽车，在20世纪70年代，这一技术在矿山运输车等领域得到应用。而对于乘用车所用的轮毂电机，日系厂商对于此项技术研发开展较早，目前处于领先地位，包括通用、丰田在内的国际汽车巨头也都对该技术有所涉足。目前国内也有自主品牌汽车厂商开始研发此项技术，在2011年上海车展展出的瑞麒X1增程电动车就采用了轮毂电机技术。轮毂电机驱动系统根据电机的转子型式主要分成两种结构型式：内转子式和外转子式。其中外转子式采用低速外传子电机，电机的最高转速在31000-1500r/min，无减速装置，车轮的转速与电机相同；而内转子式则采用高速内转子电机，配备固定传动比的减速器，为获得较高的功率密度，电机的转速可高达10000r/min。随着更为紧凑的行星齿轮减速器的出现，内转子式轮毂电机在功率密度方面比低速外转子式更具竞争力。轮毂电机的优点1、省略大量传动部件，让车辆结构更简单对于传统车辆来说，离合器、变速器、传动轴、差速器乃至分动器都是必不可少的，而这些部件不但重量不轻、让车辆的结构更为复杂，同时也存在需要定期维护和故障率的问题。但是轮毂电机就很好地解决了这个问题。除开结构更为简单之外，采用轮毂电机驱动的车辆可以获得更好的空间利用率，同时传动效率也要高出不少。2、可实现多种复杂的驱动方式由于轮毂电机具备单个车轮独立驱动的特性，因此无论是前驱、后驱还是四驱形式，它都可以比较轻松地实现，全时四驱在轮毂电机驱动的车辆上实现起来非常容易。同时轮毂电机可以通过左右车轮的不同转速甚至反转实现类似履带式车辆的差动转向，大大减小车辆的转弯半径，在特殊情况下几乎可以实现原地转向（不过此时对车辆转向机构和轮胎的磨损较大），对于特种车辆很有价值。3、便于采用多种新能源车技术新能源车型不少都采用电驱动，因此轮毂电机驱动也就派上了大用场。无论是纯电动还是燃料电池电动车，抑或是增程电动车，都可以用轮毂电机作为主要驱动力；即便是对于混合动力车型，也可以采用轮毂电机作为起步或者急加速时的助力，可谓是一机多用。同时，新能源车的很多技术，比如制动能量回收（即再生制动）也可以很轻松地在轮毂电机驱动车型上得以实现。与电动机集中动力驱动相比，轮毂电机技术具备很大的优势，它布局更为灵活，不需要复杂的机械传动系统，同时也有自己的显著不足，比如密封和起步电流/扭矩间的平衡关系，以及转向时驱动轮的差速问题等等，如果能在工程上解决4这些难题，轮毂电机驱动技术将在未来的新能源车中拥有广阔的前景。二、轮毂电机技术概述（一）国内外发展历程及现状车型年份来源动力类型电驱动形式IZA1991日本TEPCO纯电动轮毂电机四轮驱动Eco1996日本NIES纯电动轮毂电机后轮驱动Luciole1997日本NIES纯电动轮毂电机后轮驱动KAZ2000日本纯电动轮毂电机四轮驱动Eliica2000日本Keio大学纯电动轮毂电机八轮驱动AUTOnomy2002通用燃料电池轮毂电机四轮驱动S-10改装2004雪弗莱混合动力轮毂电机后轮驱动QUARK2004标致燃料电池轮毂电机四轮驱动Squel2005通用燃料电池轮毂电机后轮驱动中心电机前轮驱动Colt2005三菱纯电动轮毂电机后轮驱动LancerEvolutMIEV2005三菱纯电动轮毂电机四轮驱动FCXconcept2005本田燃料电池轮毂电机后轮驱动中心电机前轮驱动CNR-T2/意大利混合动力轮毂电机后轮驱动CT-MIEV2006三菱混合动力轮毂电机四轮驱动1、轮毂电机生产商-TM4。TM4公司设计制造的一体化轮毂电机采用外转子式永磁电机，且电动机转子与制动器集成在一起，实现了转子、轮辋及制动器三个回转体的集成，减轻了电机系统质量。562、轮毂电机生产商-米其林单位米其林wheelmotor质量kg42额定功率kW30峰值功率kW6073、轮毂电机生产商-PROTEANELECTRIC英国的Protean电机公司是一家专门研发生产轮毂电机的公司。其生产的轮毂电机能够实现75kW的峰值功率和1250NM的峰值扭矩，质量为36kg，可安装在直径为18英寸以上的车轮中，能回收高达85%的制动能量。Protean已与多家整车厂商合作研发了多款装配轮毂电机的样车和改装车型，包括福特F150-EV、VolvoC30SeriesHEV、沃克斯豪尔Vivaro货车、广汽传祺mmpchiEV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。万安科技与Protean股权合作战略布局轮毂电机技术，欲开发16寸轮毂的轮毂电机，以加速推进轮毂电机技术在国内落地和产业化。亚太股份以参股方式投资斯洛文尼亚轮毂电机技术公司1000万欧元，占该公司股份的20%。双方同意在中国成立合资公司，亚太股份占该合资公司51%的股份，欧盟公司占该合资公司49%的股份。亚太可以利用欧盟斯洛文尼亚轮毂电机技术公司的技术在中国打造本土化产品，推动中国新能源汽车产业的发展。894、轮毂电机生产商-普利司通105、轮毂电机生产商-e-Traction2016年9月26日。北京三里屯荷兰驻华大使官邸。天津天海同步集团旗下的全资子公司———湖北泰特机电有限公司，以6147万美元（约合5亿元人民币）全资收购荷兰e-Traction公司。e-Traction公司在电动动力传动系统领域拥有超过30年的丰富经验，而轮毂动力传动系统的开发始于上世纪90年代末期。其产品已在欧洲8个国家的大巴、公交车上应用，配装其产品的车辆已经在路上跑了8年，技术也已开发到第三代。1112目前e-Traction公司有十几辆装配轮毂电机技术的纯电动大巴，在欧洲8个国家、11个城市运营了8年之久。其中，12米的大巴每公里耗电0.9度，比传统的纯电动客车中央电机技术电耗降低了30%，运营的效果不错。（二）国内外发展趋势1320世纪50年代，美国人罗伯特最早发明了集电动机、减速机构、制动机构于一体的轮毂装置，1968年通用电气公司将其推广应用到大型矿山运输车辆上。目前，日本在轮毂电机领域占据领先地位:自1991年开始，日本庆应义塾大学的清水浩教授带领其研究团队陆续研制出了IZA,ECO,KAZ等电动汽车。其中，IZA电动汽车由4个外转子式永磁同步电机驱动，额定功率为6.8kW，峰值功率达到25kW，最高车速为176km/hoECO电动汽车由两个永磁无刷直流轮毂电机后置驱动，并配以行星齿轮减速机构，额定功率为6.8kW,峰值功率为20kWoKAZ电动汽车采用8个大功率交流同步轮毂电机独立驱动，峰值功率达25kW，最高车速达到惊人的311km/h,0-100km/h加速时间为8so2003年，普利司通公司在东京车展上展示了独立开发的轮毂电机与专用地滚动阻力轮胎匹配的动态吸振型电动轮，轮内采用外转子永磁同步电机。2011年3月，清水浩教授组建的“SIM-DRIVE”公司对外宣布，该公司研发的轮毂电机电动汽车性能及功率已达到世界最高水平，I号试验车“SIM-LEI”一次充电的续航里程可达333km,O-l00km/h加速时间为4.8s，最高时速可达150km/h。丰田汽车推出的普锐斯混合动力汽车以及其他概念车多采用轮边电机驱动。2003年，通用汽车将轮毂电机成功应用到雪佛兰S-10皮卡车上，该电机给车轮增加的重量约为15kg，电机功率约为25kW，产生的扭矩比普通雪佛兰S-10皮卡车高出60%。2005年通用汽车推出的燃料电池汽车后轮采用轮毂电机驱动，前轮则采用集中单电机驱动，电机总功率达110kW，续航里程达SOOkm。有消息称，Tesla的下一代电动汽车也可能采用轮毂电机技术。法国TM4公司设计的轮毂电机采用外转子式永磁电动机，将电动机外壳集成为鼓式制动器的制动鼓作为车轮的组成部分，集成化设计程度非常高，额定功率为18.5kW，峰值功率达80kW,额定转速为950r/min，最高转速为1385r/minx额定工况下的平均效率可达96.3%。巴黎车展上Venturi公司研发的概念版四轮驱动跑车“VenturiVolage”使用了米其林公司的轮毂电机。除此之外，德国的西门子公司、舍弗勒公司都推出了自己的轮毂电机技术。142009年法兰克福车展上，第一辆纯电能驱动的奥迪跑车e-tron与公众见面，这款车配备四个独立的轮毂电机实现四轮驱动，0-100km/h加速时间为4.8s，续航里程为248km。宝马公司的MINICOOPER采用四个PML公司生产的轮毂电机，动力源为小排量汽油发动机加电池和轮毂电机将推动新能源汽车行业进入分布式驱动时代。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、传动和制动装置都整合到轮毂内，将电动车辆的机械部分大大简化，是新能源汽车走向分布式驱动方式的核心支撑技术。随着国内新能源汽车的快速普及，轮毂电机技术也具备了成长的沃土，将迎来发展良机。近期万安科技入股Protean是轮毂电机行业内的标志性事件，2016年下半年开始国内轮毂电机行业将进入高速发展期。分布式驱动符合新能源汽车两大趋势：大幅提升能源效率简化零部件数量。轮毂电机将动力、传动与制动装置均集成到轮毂内，一方面，底盘结构简单归一，极大的节省车内空间，有效提高传动效率的并大幅节省能源；另一方面，利用轮毂电机，整车厂家可以减少零部件数量，缩短研发新款车型周期。综合来看，轮毂电机在能源管理、动力调配上具备突出优势，管理更加智能，符合智能汽车发展方向，是新能源汽车动力系统革命的重要发展方向！轮驱动技术推动新能源汽车行业的分布式革命：轮毂电机锁定乘用车和中小型商用车领域，轮边电机更适用于大型商用车市场。轮边电机与轮毂电机是轮驱动技术的两大方案，两者最大的区别轮边电机系统的电机配置在轮毂旁边，而轮以轮毂电机为标志的分布式驱动革命将颠覆新能源汽车供应链格局！采用轮毂电机需要对整车动力系统和底盘进行全新设计，从产业角度来看将大幅改变现有供应链格局。一方面，轮毂电机的导入对簧下质量等指标提出了新的要求，车身和底盘供应链格局面临洗牌。另一方面，分布式动力系统的设计降低了零配件数量，缩短了新车型开发周期，为传统汽车零配件企业转型以及互联网车企的逆袭提供了新的机会。轮毂电机的普及一方面将改变传统整车厂的供应链格局，另一方面为互联网企业造车提供了新的选项和机会！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15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。与电动机集中动力驱动相比，轮毂电机技术具备很大的优势，它布局更为灵活，不需要复杂的机械传动系统，同时也有自己的显著不足，比如密封和起步电流/扭矩间的平衡关系，以及转向时驱动轮的差速问题等等，如果能在工程上解决这些难题，轮毂电机驱动技术将在未来的新能源车中拥有广阔的前景。（三）前沿的轮毂电机技术介绍位于美国加州的通用汽车高级技术研发中心成功地将自行研制的轮毂