新能源車技術(shù)：分散式驅(qū)動漸成未來發(fā)展趨勢

2017年2月，國家發(fā)改委會同科技部、工信部、財(cái)政部等有關(guān)部門組織編制并發(fā)布了《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)產(chǎn)品和服務(wù)指導(dǎo)目錄（2016版）》（簡稱《目錄》）。其中，在新能源汽車重點(diǎn)培育的產(chǎn)品中，占據(jù)市場主力位置的集中式電機(jī)、剛步入市場化的輪邊電機(jī)、以及正處于研發(fā)階段的輪轂電機(jī)均赫然在列。

當(dāng)下，我國純電動客車動力系統(tǒng)驅(qū)動方式主要分為集中式驅(qū)動和分散式驅(qū)動兩大類。目前國內(nèi)客車市場以集中式驅(qū)動為主，輪邊驅(qū)動及輪轂驅(qū)動這兩種分散式驅(qū)動形式也在逐步推向市場之中。

■集中式驅(qū)動是當(dāng)下市場主流

純電動客車中央式驅(qū)動系統(tǒng)也可稱為集中式驅(qū)動，該種驅(qū)動形式基于傳統(tǒng)動力汽車的傳動系統(tǒng)而來，由主電機(jī)通過傳動軸連接驅(qū)動橋，簡而言之，是將傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)動力系統(tǒng)替換成以電機(jī)為核心的驅(qū)動系統(tǒng)。

“集中式驅(qū)動又分單電機(jī)與雙電機(jī)兩種方案，單電機(jī)有直驅(qū)、電機(jī)+變/減速器與中央驅(qū)動橋三種形式。雙電機(jī)方案則有雙電機(jī)并聯(lián)+變/減速器、雙電機(jī)串聯(lián)+變/減速器方案以及兩個(gè)電機(jī)+變/減速器（兩個(gè)電機(jī)分立在變速器兩端）等形式?！碧K州綠控傳動科技有限公司純電動事業(yè)部副總經(jīng)理陳友飛介紹說，這些方式分別能滿足各種規(guī)格的客車產(chǎn)品，屬于技術(shù)比較成熟的驅(qū)動類型。

“這其中，直驅(qū)電機(jī)是目前純電動客車上應(yīng)用最為廣泛的一種方案，該系統(tǒng)由一臺電機(jī)通過傳動軸與驅(qū)動橋連接，結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高且便于維護(hù)?！本M(jìn)電動科技股份有限公司相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，由于直驅(qū)電機(jī)技術(shù)成熟度較高，更容易被廣大客戶所接受，這也是客車企業(yè)普遍采用直驅(qū)電機(jī)方案的原因所在。

此外，中央驅(qū)動橋可以看作是集中式驅(qū)動發(fā)展至今的升級版。據(jù)了解，中央驅(qū)動橋是將電機(jī)橫置集中在驅(qū)動橋上，由于取消了主減速器，有助于降低能耗，同時(shí)集成化的設(shè)計(jì)也減輕了整體重量，目前在8米以下的車型上具備一定的優(yōu)勢。

“不過，集中式驅(qū)動技術(shù)雖然成熟度較高，但從細(xì)分驅(qū)動方案來看，也存在著缺陷。例如，直驅(qū)電機(jī)就存在爬坡性能不足、中高速性能欠缺、重量較大、成本較高等問題?！标愑扬w指出。

“即便如此，汽車企業(yè)為了產(chǎn)品能夠早日投放市場，一開始基本會選擇集中式驅(qū)動技術(shù)方案?！睎|南汽車新能源技術(shù)室主任王孝全在接受《中國汽車報(bào)》記者采訪時(shí)解釋說，在新能源客車市場化初期，政策紅利是主要驅(qū)動力，車企肯定會尋求一種改動較為簡易的驅(qū)動方案來快速搶占市場，而集中式驅(qū)動技術(shù)就是那時(shí)的最佳方案。

■分散式驅(qū)動漸成未來發(fā)展趨勢

“隨著純電動汽車技術(shù)研究逐漸深入，其驅(qū)動系統(tǒng)的布置結(jié)構(gòu)也逐漸由單一動力源的集中式驅(qū)動向多動力源的分散式驅(qū)動發(fā)展?！北逼Ｌ锲嚬煞萦邢薰倦婒?qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人王海龍指出，與集中式驅(qū)動相比，分散式驅(qū)動省去了變速器、傳動軸、機(jī)械差速器、半軸等部件，把電機(jī)移動到車輪側(cè)，使其傳動結(jié)構(gòu)變得更為簡單。

目前分散式驅(qū)動中較為常見的是輪邊驅(qū)動，該驅(qū)動形式是將驅(qū)動電機(jī)布局在車輪旁邊，通過減速機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動車輪行駛。

在海格客車技術(shù)中心工程師王永濤看來，輪邊驅(qū)動具備十分突出的優(yōu)勢?！笆紫?，采用輪邊驅(qū)動可以使車輛驅(qū)動系統(tǒng)及整車結(jié)構(gòu)更加簡潔、緊湊，容易實(shí)現(xiàn)低地板及站立面積和載客數(shù)的增加。同時(shí)，還能使整車重心降低，提高車輛行駛穩(wěn)定性。另外，輪邊驅(qū)動系統(tǒng)由于動力傳動鏈短，而且能通過能源管理和動力系統(tǒng)控制策略優(yōu)化驅(qū)動及制動力分配，降低能源消耗，提升車輛燃油經(jīng)濟(jì)性。與內(nèi)燃機(jī)、集中電機(jī)驅(qū)動車輛相比，輪邊驅(qū)動技術(shù)還能大大改善車輛的行駛動力學(xué)性能，能夠通過電機(jī)控制技術(shù)，較為容易的實(shí)現(xiàn)ABS、TCS及ESP功能；除此之外，該系統(tǒng)可提高車輛轉(zhuǎn)向行駛性能，并有效減小轉(zhuǎn)向半徑，甚至零轉(zhuǎn)向半徑，大大增加了轉(zhuǎn)向靈便性?！彼f道。

與輪邊驅(qū)動技術(shù)相比，被譽(yù)為純電動客車終極解決方案的輪轂驅(qū)動技術(shù)則將“分布式驅(qū)動”的精髓發(fā)揮到了極致。

“輪轂電機(jī)系統(tǒng)最大的特點(diǎn)就是將動力裝置、傳動裝置和制動裝置全部整合到輪轂內(nèi)，得以將電動車的傳統(tǒng)系統(tǒng)大為簡化?！蓖鹾｝垙?qiáng)調(diào)，裝配輪轂電機(jī)的底盤比傳統(tǒng)底盤少了很多零部件，在成本上會有較大優(yōu)勢。另外，其傳動效率比集中式驅(qū)動和輪邊驅(qū)動都要高。

“初步測算，輪轂電機(jī)系統(tǒng)要比集中式驅(qū)動的效率高出13％～16％。而輪邊驅(qū)動系統(tǒng)雖然原理上也是將電機(jī)布置在車橋上，但電機(jī)系統(tǒng)在通過減速機(jī)構(gòu)后，會有10％左右的效率損失。而輪轂電機(jī)則是直接驅(qū)動車輪，避免了效率損失這一問題。”天海同步集團(tuán)董事長呂超表示。

雖然優(yōu)勢顯而易見，但分布式驅(qū)動技術(shù)存在的技術(shù)難題同樣不容忽視。王海龍指出，輪邊電機(jī)簧下質(zhì)量變大會影響整車的平順性和操控性；另外，目前仍沒有一個(gè)理想的方案來解決輪邊驅(qū)動的差速問題，尤其在高速轉(zhuǎn)彎與路面顛簸情況下的差速控制。而輪轂電機(jī)的可靠性及非簧載質(zhì)量加大的問題則更為明顯，同時(shí)，由于所有部件均集中在輪轂內(nèi)，散熱及電子控制問題也亟待解決。

分布式驅(qū)動方案高昂的成本也是影響其市場化的另一重要原因。“分布式驅(qū)動至少需要兩個(gè)電機(jī)，成本大概是直驅(qū)系統(tǒng)的三倍以上?！奔噭恿偝裳芯吭焊痹洪L趙福成指出，分布式驅(qū)動在降低電耗上所創(chuàng)造的收益與系統(tǒng)的成本并不對等。

■未來市場或呈多元化格局

業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，新能源汽車動力系統(tǒng)分為三個(gè)技術(shù)發(fā)展階段，第一階段是集中式驅(qū)動技術(shù)，第二階段是輪邊電機(jī)技術(shù)，第三階段是被稱為終極解決方案的輪轂電機(jī)技術(shù)。

從目前市場格局來看，集中式驅(qū)動技術(shù)占據(jù)純電動客車市場主導(dǎo)地位是不爭的事實(shí)。那么，分散式驅(qū)動技術(shù)作為更為先進(jìn)的驅(qū)動方案，未來能否后來居上？

“無論從生產(chǎn)規(guī)模，還是從經(jīng)濟(jì)效益來看，集中式驅(qū)動技術(shù)在未來相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)會是純電動客車市場的主流，這個(gè)時(shí)間至少要持續(xù)3~5年?！睒I(yè)內(nèi)人士表示。

對此，王孝全也指出，集中式驅(qū)動技術(shù)在純電動客車市場主導(dǎo)地位近期無法撼動，而2020年之后，補(bǔ)貼的退坡又使分布式驅(qū)動技術(shù)市場化難度再次加大。

呂超則是分散式驅(qū)動技術(shù)“顛覆論”的支持者，他認(rèn)為輪轂驅(qū)動技術(shù)將在純電動客車和純電動專用車市場上占據(jù)一席之地。除此之外，輪轂電機(jī)技術(shù)與自動駕駛結(jié)合所帶來的市場機(jī)會也會更大。

“采用輪邊驅(qū)動技術(shù)的比亞迪K9可以說是公司新能源客車領(lǐng)域的開山之作?！北葋喌仙逃密囦N售事業(yè)部公關(guān)總監(jiān)肖海平十分看好輪邊驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展前景，2014年比亞迪搭載輪邊電機(jī)的公交車在國內(nèi)問世以后，已在南京、杭州、深圳等地推廣數(shù)千輛?！捌渲?，這款產(chǎn)品在深圳的運(yùn)營里程已經(jīng)突破了40萬公里，品質(zhì)得到用戶一致認(rèn)可?！?/p>

據(jù)了解，福田歐輝在2015年已批量生產(chǎn)了18米輪邊驅(qū)動純電動產(chǎn)品，海格客車也有12米輪邊驅(qū)動客車出口海外。“相信，未來分散式驅(qū)動技術(shù)將會是行業(yè)主流，而成本也會隨著產(chǎn)量的增加而降低。”上海富田電氣技術(shù)有限公司主任工程師蔣濤表示。

“不可否認(rèn)，輪邊驅(qū)動、輪轂驅(qū)動是新能源客車電驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展方向。”王海龍認(rèn)為，系統(tǒng)集成化、控制數(shù)字化的發(fā)展趨勢也會助力分布式驅(qū)動技術(shù)的快速普及，“不過，就目前而言，分布式驅(qū)動技術(shù)還需盡快完成技術(shù)積累，待到迎來市場機(jī)遇，就能實(shí)現(xiàn)厚積薄發(fā)?！?/p>