新能源车技术：分散式驱动渐成未来发展趋势

2017年2月，国家发改委会同科技部、工信部、财政部等有关部门组织编制并发布了《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录（2016版）》（简称《目录》）。其中，在新能源汽车重点培育的产品中，占据市场主力位置的集中式电机、刚步入市场化的轮边电机、以及正处于研发阶段的轮毂电机均赫然在列。

当下，我国纯电动客车动力系统驱动方式主要分为集中式驱动和分散式驱动两大类。目前国内客车市场以集中式驱动为主，轮边驱动及轮毂驱动这两种分散式驱动形式也在逐步推向市场之中。

■集中式驱动是当下市场主流

纯电动客车中央式驱动系统也可称为集中式驱动，该种驱动形式基于传统动力汽车的传动系统而来，由主电机通过传动轴连接驱动桥，简而言之，是将传统的内燃机动力系统替换成以电机为核心的驱动系统。

“集中式驱动又分单电机与双电机两种方案，单电机有直驱、电机+变/减速器与中央驱动桥三种形式。双电机方案则有双电机并联+变/减速器、双电机串联+变/减速器方案以及两个电机+变/减速器（两个电机分立在变速器两端）等形式。”苏州绿控传动科技有限公司纯电动事业部副总经理陈友飞介绍说，这些方式分别能满足各种规格的客车产品，属于技术比较成熟的驱动类型。

“这其中，直驱电机是目前纯电动客车上应用最为广泛的一种方案，该系统由一台电机通过传动轴与驱动桥连接，结构简单、可靠性高且便于维护。”精进电动科技股份有限公司相关负责人表示，由于直驱电机技术成熟度较高，更容易被广大客户所接受，这也是客车企业普遍采用直驱电机方案的原因所在。

此外，中央驱动桥可以看作是集中式驱动发展至今的升级版。据了解，中央驱动桥是将电机横置集中在驱动桥上，由于取消了主减速器，有助于降低能耗，同时集成化的设计也减轻了整体重量，目前在8米以下的车型上具备一定的优势。

“不过，集中式驱动技术虽然成熟度较高，但从细分驱动方案来看，也存在着缺陷。例如，直驱电机就存在爬坡性能不足、中高速性能欠缺、重量较大、成本较高等问题。”陈友飞指出。

“即便如此，汽车企业为了产品能够早日投放市场，一开始基本会选择集中式驱动技术方案。”东南汽车新能源技术室主任王孝全在接受《中国汽车报》记者采访时解释说，在新能源客车市场化初期，政策红利是主要驱动力，车企肯定会寻求一种改动较为简易的驱动方案来快速抢占市场，而集中式驱动技术就是那时的最佳方案。

■分散式驱动渐成未来发展趋势

“随着纯电动汽车技术研究逐渐深入，其驱动系统的布置结构也逐渐由单一动力源的集中式驱动向多动力源的分散式驱动发展。”北汽福田汽车股份有限公司电驱动系统设计负责人王海龙指出，与集中式驱动相比，分散式驱动省去了变速器、传动轴、机械差速器、半轴等部件，把电机移动到车轮侧，使其传动结构变得更为简单。

目前分散式驱动中较为常见的是轮边驱动，该驱动形式是将驱动电机布局在车轮旁边，通过减速机构直接驱动车轮行驶。

在海格客车技术中心工程师王永涛看来，轮边驱动具备十分突出的优势。“首先，采用轮边驱动可以使车辆驱动系统及整车结构更加简洁、紧凑，容易实现低地板及站立面积和载客数的增加。同时，还能使整车重心降低，提高车辆行驶稳定性。另外，轮边驱动系统由于动力传动链短，而且能通过能源管理和动力系统控制策略优化驱动及制动力分配，降低能源消耗，提升车辆燃油经济性。与内燃机、集中电机驱动车辆相比，轮边驱动技术还能大大改善车辆的行驶动力学性能，能够通过电机控制技术，较为容易的实现ABS、TCS及ESP功能；除此之外，该系统可提高车辆转向行驶性能，并有效减小转向半径，甚至零转向半径，大大增加了转向灵便性。”他说道。

与轮边驱动技术相比，被誉为纯电动客车终极解决方案的轮毂驱动技术则将“分布式驱动”的精髓发挥到了极致。

“轮毂电机系统最大的特点就是将动力装置、传动装置和制动装置全部整合到轮毂内，得以将电动车的传统系统大为简化。”王海龙强调，装配轮毂电机的底盘比传统底盘少了很多零部件，在成本上会有较大优势。另外，其传动效率比集中式驱动和轮边驱动都要高。

“初步测算，轮毂电机系统要比集中式驱动的效率高出13％～16％。而轮边驱动系统虽然原理上也是将电机布置在车桥上，但电机系统在通过减速机构后，会有10％左右的效率损失。而轮毂电机则是直接驱动车轮，避免了效率损失这一问题。”天海同步集团董事长吕超表示。

虽然优势显而易见，但分布式驱动技术存在的技术难题同样不容忽视。王海龙指出，轮边电机簧下质量变大会影响整车的平顺性和操控性；另外，目前仍没有一个理想的方案来解决轮边驱动的差速问题，尤其在高速转弯与路面颠簸情况下的差速控制。而轮毂电机的可靠性及非簧载质量加大的问题则更为明显，同时，由于所有部件均集中在轮毂内，散热及电子控制问题也亟待解决。

分布式驱动方案高昂的成本也是影响其市场化的另一重要原因。“分布式驱动至少需要两个电机，成本大概是直驱系统的三倍以上。”吉利汽车动力总成研究院副院长赵福成指出，分布式驱动在降低电耗上所创造的收益与系统的成本并不对等。

■未来市场或呈多元化格局

业内普遍认为，新能源汽车动力系统分为三个技术发展阶段，第一阶段是集中式驱动技术，第二阶段是轮边电机技术，第三阶段是被称为终极解决方案的轮毂电机技术。

从目前市场格局来看，集中式驱动技术占据纯电动客车市场主导地位是不争的事实。那么，分散式驱动技术作为更为先进的驱动方案，未来能否后来居上？

“无论从生产规模，还是从经济效益来看，集中式驱动技术在未来相当长的时间内会是纯电动客车市场的主流，这个时间至少要持续3~5年。”业内人士表示。

对此，王孝全也指出，集中式驱动技术在纯电动客车市场主导地位近期无法撼动，而2020年之后，补贴的退坡又使分布式驱动技术市场化难度再次加大。

吕超则是分散式驱动技术“颠覆论”的支持者，他认为轮毂驱动技术将在纯电动客车和纯电动专用车市场上占据一席之地。除此之外，轮毂电机技术与自动驾驶结合所带来的市场机会也会更大。

“采用轮边驱动技术的比亚迪K9可以说是公司新能源客车领域的开山之作。”比亚迪商用车销售事业部公关总监肖海平十分看好轮边驱动技术的发展前景，2014年比亚迪搭载轮边电机的公交车在国内问世以后，已在南京、杭州、深圳等地推广数千辆。“其中，这款产品在深圳的运营里程已经突破了40万公里，品质得到用户一致认可。”

据了解，福田欧辉在2015年已批量生产了18米轮边驱动纯电动产品，海格客车也有12米轮边驱动客车出口海外。“相信，未来分散式驱动技术将会是行业主流，而成本也会随着产量的增加而降低。”上海富田电气技术有限公司主任工程师蒋涛表示。

“不可否认，轮边驱动、轮毂驱动是新能源客车电驱动系统的发展方向。”王海龙认为，系统集成化、控制数字化的发展趋势也会助力分布式驱动技术的快速普及，“不过，就目前而言，分布式驱动技术还需尽快完成技术积累，待到迎来市场机遇，就能实现厚积薄发。”