轮毂电机：分布式驱动系统的典型代表
分析报告
2018年1月出版
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正文目录
1、轮毂电机：分布式驱动系统的典型代表 ................................................................. 4 1.1、新能源汽车驱动系统：集中式是当下主流，分布式是未来趋势 ...................... 5 1.2、发展历程：美日研究较早，国内依靠并购引进国外先进技术 .......................... 8 2、轮毂电机驱动或是未来新能源车最具前景的底盘技术 ....................................... 10 2.1、轮毂电机优势显著，市场前景可观 .................................................................... 10 2.2、成本高、整车配套改造技术尚未成熟仍是制约轮毂电机产业化的主要原因 13 2.3、轮毂电机或率先在商用车领域推广，逐步过渡到乘用车市场 ........................ 14 3、轮毂电机行业竞争格局 ........................................................................................... 15 3.1、PROTEAN ELECTRIC：全球轮毂电机系统开发与商业化的领导者 .............. 16 3.2、ELAPHE：欧洲著名的轮毂电机生产企业，积极推进产品研发 ..................... 19 3.3、轮毂电机产业领域其他布局 ................................................................................ 20 4、国内公司 ................................................................................................................... 21 4.1、万安科技：牵手轮毂电机巨头 PROTEAN，合作开拓中国市场 .................... 21 4.2、亚太股份：国内制动系统行业龙头，合作 ELAPHE 布局轮毂驱动电机 ..... 23 5、投资建议 ................................................................................................................... 24 6、风险提示 ................................................................................................................... 24
图表目录
图表 1：传统汽车传动方案 ................................................................................................... 4 图表 2：Protean轮毂电机爆炸图 ........................................................................................ 4 图表 3：传统汽车、集中式驱动纯电动车和轮毂电机驱动纯电动车驱动系统性能对比情
况....................................................................................................................................... 6 图表 4：轮毂电机的驱动方式可分为减速驱动和直接驱动 ............................................... 6 图表 5：内转子轮毂电机参数 ............................................................................................... 7 图表 6：外转子轮毂电机参数 ............................................................................................... 7 图表 7：四种主要类型电机的性能比较 ............................................................................... 8 图表 8：轮毂电机发展历史 ................................................................................................... 8 图表 9：我国在轮毂电机和电动轮方面产业并购加快 ..................................................... 10 图表 10：轮毂电机在新能源汽车上的分布 ....................................................................... 11 图表 11：轮毂电机可以实现原地转向 ............................................................................... 11 图表 12：轮毂电机可以匹配纯电动、混合动力和燃料电池电动车等新能源车型 ....... 12 图表 13：轮毂电机可能会使汽车的簧下质量增加 ........................................................... 13 图表 14：BDIMS轮毂电机簧下减重结构示意图 ................................................................ 13 图表 15：采用轮边电机的比亚迪K9 .................................................................................. 15 图表 16：Protean Drive?系统参数 ................................................................................... 16 图表 17：不同车型与行驶工况对扭矩的需求 ................................................................... 17 图表 18：Protean Drive?系统应用场景 ........................................................................... 17 图表 19：Elaphe轮毂电机产品系列 .................................................................................. 19 图表 20：Protean&Elaphe部分产品性能比较 .................................................................. 19
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图表 21：德国明斯特市14号线路上运行的轮毂电机驱动公交 ..................................... 20 图表 22：一汽轮毂电机驱动技术底盘参数 ....................................................................... 21 图表 23：2011-2015公司产品在全国的排名情况 ............................................................ 23
轮毂电机：分布式驱动系统的典型代表
新能源汽车的兴起带来产业链上游关键零部件的更新浪潮，轮毂电机作为典型的分布式驱动系统，具有广阔市场前景。目前国内绝大多数新能源汽车采用集中式驱动系统，结构与传统汽车相似，可靠性好但传动效率较低。与集中式驱动系统相比，分布式驱动系统具有传动链短、经济性好、车身内部空间利用效率高等特点。轮毂电机是传动效率最高的分布式驱动系统，通过将驱动电机设计安装在车轮内部，输出转矩直接传输到车轮，全部或部分舍弃传统的离合器、减速器、传动桥等机械传动部件，使得汽车结构大为简化。 ? 轮毂电机驱动或是未来新能源车最具前景的底盘技术
轮毂电机相较于目前主流的集中式电机驱动方式优势显著，其最大特点是动力、传动、制动系统的高度集成，底盘结构大幅简化，节省车内空间。其次，轮毂电机可以实现前驱、后驱、四驱多种复杂的驱动形式，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，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。此外，轮毂电机便于采用多种新能源技术，纯电动汽车、燃料电池汽车、增程式汽车均可采用轮毂电机驱动，对于混合动力车型，在起步或加速阶段也可采用轮毂电机助力。分布式驱动系统或率先在商用车领域尤其是大中型客车领域得到应用。应用轮毂电机的大中型客车能够真正实现低地板、大开门、宽通道，使得乘客可以更加便捷地上下车，提高公共交通的运载能力。
? 轮毂电机行业竞争格局
轮毂电机核心技术的门槛较高，全球参与轮毂电机制造的企业不多，国际上著名的轮毂电机生产企业主要有美国Protean Electric 公司、加拿大TM4 公司、斯洛文尼亚Elaphe 公司、荷兰e-Traction 等，其中ProteanElectric 公司在轮毂电机驱动系统的开发和产业化方面处于领先地位。我国轮毂电机技术起步较晚，随着国家大力推进新能源汽车产业及相关技术，近年来以轮毂电机系统为代表的分布式驱动产品发展热度迅速增加，多家汽车企业与国外厂商合资合作，推动分布式驱动产业快速发展。
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? 投资建议
新能源汽车在政策主导下迎来快速发展，在行业电动化、智能化大趋势下，以轮毂电机为典型代表的分布式驱动系统有望实现商业化。轮毂电机是动力、传动和制动三大系统的高度集成，或是新能源汽车领域最具发展前景的底盘驱动技术。目前布局轮毂电机的企业较少，建议关注与全球轮毂电机企业建立合作关系、提前布局轮毂电机的万安科技、亚太股份。
1、轮毂电机：分布式驱动系统的典型代表
随着传统能源加速消耗，新能源汽车成为汽车行业的重要发展方向。近年来，随着世界各国加速推广新能源汽车，相关产业链内掀起了一股新能源汽车核心配件的更新浪潮。在驱动技术上，新能源汽车与传统内燃机汽车有较大差别，传统汽车的驱动系统主要由发动机、变速器、传动轴、差速器、半轴、驱动轮等部分组成，新能源汽车则依靠电机驱动。
图表 1：传统汽车传动方案
图表 2：Protean轮毂电机爆炸图
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1.1、新能源汽车驱动系统：集中式是当下主流，分布式是未来趋势
根据驱动电机位置的不同，新能源汽车的驱动方式主要可以分为集中电机驱 动、轮边电机驱动和轮毂电机驱动，后两者又统称为分布式驱动系统。 ? 集中式驱动：与传统汽车驱动结构较为相近，电动机代替内燃机提供动力，通过传动系统将电动机的转矩传递到驱动轮上，因此在传统汽车结构的基础上稍加改动即可，操作技术成熟、安全可靠。但这种驱动类型的底盘结构相对复杂，车内空间狭小，且传动效率比较低。
? 轮边电机驱动：将驱动电机安装在副车架的驱动轮旁边，与固定速比的减速器连接，通过半轴实现对车轮的驱动，是从集中式驱动到轮毂电机驱动之间的过渡形式。轮边电机驱动的汽车传动链和传动空间进一步减小，底盘机械结构更简单，整车质量减小且布置更合理，可提高传动效率。
? 轮毂电机技术：是最先进的电动汽车驱动技术，又称车轮内装电机技术（in-wheelmotor），通过将驱动电机设计安装在车轮内部，输出转矩直接传输到车轮，全部或部分舍弃传统的离合器、减速器、传动桥等机械传动部件，使得汽车结构大为简化。
总的来看，集中式驱动系统与传统内燃机汽车较为相似，因此传动系统零部件较多、成本高、控制复杂等缺点；与集中式驱动系统相比，分布式驱动系统具
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