轮边电机:新锐蓝海横空出世,掀起电车革命?
转自:活报告
此前,比亚迪正式发布了旗下仰望品牌,主攻高端市场,并在上海车展上大秀肌肉,让其结结实实地火了一把。
其搭载的易四方技术备受关注,据其介绍,该技术通过四个轮边电机分别连接四个车轮,以实现单个车轮的完全独立驱动,也就是说能够实现让汽车原地360度旋转而不依赖转向机构。
轮边电机,这项新型核心部件的出现则直接决定了该项技术的上限。
轮边电机是分布式驱动电机的其中一种,它是将驱动电机安装在副车架上的车轮两侧。
通过减速器直接驱动对应侧车轮,是一种从集中式驱动过渡至轮毂电机驱动的形式。
相比传统集中式直驱电机,轮边电机具备灵活性较高、传动效率较高、底盘结构更紧凑等优点。
由轮边电机驱动的独立电机的出现,一度被认为是新能源汽车的最终形态,那么,轮边电机是否能够广泛地适用于各类汽车?目前行业中存在着哪些发展趋势与投资机遇?
本文,头豹研究院将从轮边电机行业定义、发展现状、产业链、竞争格局、技术趋势等角度为您深入分析中国轮边电机行业。
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驱动电机定义与分类
驱动电机系统是新能源汽车的核心部件之一,根据其安装位置不同,可将驱动电机分为集中式和分布式驱动电机两大类。集中式驱动电机采用中置式布局,即电机分布在车轮之间,特点是结构简单、成本较低、易于操作以及技术应用相对成熟。
分布式电机可细分为轮边电机和轮毂电机,两者区别在于前者是将电机安装在两侧车轮边上,后者是将电机安装在轮毂内。分布式驱动电机特点是灵活性较高、传动效率较高、底盘结构更紧凑等,但是缺点是技术应用成熟度稍差,可能存在安全隐患,同时成本较高且舒适度下降。
轮边电机是将驱动电机安装在副车架上的车轮两侧,通过减速器直接驱动对应侧车轮,是一种从集中式驱动过渡至轮毂电机驱动的形式。
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驱动电机发展现状
随着中国新能源汽车产业的加速发展,电动化及双电机效应显著,市场对驱动电机的需求量和性能要求也在不断提升。2022年,中国新能源汽车驱动电机装机量达到419.1万台,同比增长40.5%,预计未来三年驱动电机仍然保持稳定的增速,到2025年,中国新能源汽车驱动电机装机量将达到1,005万台。
从不同类型驱动电机性能来看,永磁同步电机各项性能较优,具备较高的功率密度和转矩密度,可为新能源汽车带来较高的动力输出,因此已被广泛应用,并成为了目前最为主流的技术路线之一。同时,因其技术成熟度较高,也是当前轮边电机领域的主流技术发展路线。
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轮边电机vs.轮毂电机
分布式驱动方案包括轮边电机和轮毂电机两种,轮边电机是传统集中式电机向轮毂电机过渡的方案;两种方案各具优缺点,其共同特点为传动效率提升、成本以及设计难度增加等。
轮边电机作为一种新能源汽车驱动电机,由于其在乘用车领域的应用局限性较大,当前更多应用于商用车、专用车等领域。
从结构上来看,轮边电机主要由定子、转子、前后轴承、后端盖、轴承挡圈和接线盒端盖组成。其主要工作原理是通过轮边减速器和传动轴将动力传递至车轮以驱动汽车车轮转动,从而带动汽车行走。轮边驱动系统便于协调控制电子差速与转矩,同时具有能量利用率高、功率较大的优势。
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轮边电机发展现状
当前,在全球轮边电机相关专利分布方面,中国已经处于世界领先地位,专利数量高达870项,占比40.54%;其次为美国,专利数量为348项,占比16.22%;日本、欧洲各国和韩国紧随其后。可以看出,中国目前在轮边电机领域具备一定的技术储备和竞争实力,在国际地位上拥有一定话语权。
从全球轮边电机相关专利TOP10企业分布情况来看,比亚迪当前专利数量位居全球之首,为99项,具备较强的技术研发实力和专利储备;其次为日本斯巴鲁,专利数量为93项;中国宇通客车专利数量为33项,与雷诺并列位居第四;其他的中国机构还包括同济大学,其获得的专利数量为22项。
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轮边电机产业链图谱
轮边电机上游为核心原材料和零部件,包括永磁材料、硅钢、扁线、定子、转子等;中游为轮边驱动总成商,可分为整车厂、电机厂和其他三大类;下游则为整车厂,议价能力较强。
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轮边电机行业竞争格局
根据竞争者的技术水平、产品质量、市场规模、业绩水平以及品牌影响力等因素进行综合评估,可将中国轮边电机行业竞争者大致分为三大竞争梯队。
其中,第一梯队为技术雄厚,品牌影响力大的企业,包括比亚迪、采埃孚、斯巴鲁、卧龙电驱、Rivian、雷诺、奥迪等;第二梯队为具备一定规模和技术实力但市占率稍低的企业,包括宇通客车、东风汽车、长江汽车、中植汽车、汇川联合动力等;第三梯队为技术储备偏弱、市场份额较小的民营企业,包括中豪电动、小象电动等。
从市场份额来看,全球新能源汽车用轮边电机还整体处于产业化进程初期阶段,行业中技术储备较为成熟且具备一定市场规模的企业主要有比亚迪、采埃孚等。
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电驱动未来技术趋势:
从集中式到分布式演进
随着新能源汽车“三电”技术的不断成熟,市场对汽车的续航里程、功率密度、能量利用效率等要求将不断提升。当前新能源汽车电驱动系统的主流技术路线仍然是集中式驱动,由于分布式驱动在成本、技术难题、市场认可度、安全性等方面仍存在一些发展痛点,短时间内新能源汽车电驱动系统将朝着双电机或三电机驱动模式方向迈进,作为向分布式方向演进的一段过渡。
从行业整体发展趋势来看,新能源汽车电驱动系统的发展诉求是增加电机搭载数量以及提升集成化程度。因此,从技术实现角度来看,分布式驱动方案是实现电驱动系统高效化、高速化、高集成化发展的可行路径之一。
对比轮毂驱动模式,轮边驱动方案与目前主流的集中式驱动方案之间在系统层面的差异性较小,不会对现有技术路线、制造工艺和行业竞争格局造成颠覆性、挑战性的影响,其可行性更高。同时,轮边驱动方案对比轮毂驱动方案,技术难度和成本也相对较低,更容易得到市场消费端和生产端的认可。因此,长期来看,随着新能源电驱动技术不断发展成熟,轮边驱动有望替代集中式驱动,尤其是在高端市场。