【行业观察】分布式驱动新能源汽车的解局者

△ 盘毂厂区

市场的真正需求是什么？

把时间回溯到2015年，此时的中国，为了推动新能源汽车的发展，通过财政补贴等政策杠杆，很快激发了国内新能源公交车市场。

为了应对快速爆发的市场需求，很多车企直接用燃油车改装成纯电动新能源公交车投放市场。所谓“油改电”新能源公交车，是在不改变燃油车的结构形式、底盘布置，把发动机、变速箱拆掉，换成动力电池、驱动电机，传动轴还保留，驱动方式还是原来燃油车那一套。这么做的好处是改动量小，成本低，能够快速推向市场，但先天的缺陷也导致这样的车型在使用中出现很多问题。

随着新能源车市场的逐步发展，越来越多的业内专家和技术人员意识到了这个问题。“真正的新能源公交车应该有一套专属的控制逻辑和驱动形式，而不是简单的‘油改电’。和传统燃油车相比，新能源汽车可以有多个动力源，更适合采用分布式驱动方式，将驱动电机直接安装在驱动轮内或者驱动轮附近，具有驱动传动链短、传动效率高、结构紧凑等突出优点。”业内专家表示。

但是，分布式驱动技术同时也意味着要在底盘上搭载更多的驱动电机，而从当时的市场寻源情况来看，普通电机的体积和重量都非常大，不仅严重影响了车辆的簧下质量，而且会占用大量空间、布置起来也非常困难，大大降低了整车的性能表现。

“新能源汽车技术的发展未来，一定在体积更小、重量更轻、效率更高的轴向磁通电机应用上。”盘毂动力应运而生，怀揣着这样的信念，他们从全世界范围内寻找科技创新的答案。通过引进消化吸收，正向研发和原创性科技创新，到2019年，终于开发出了可以规模化商业应用的轴向磁通电机。

△ 盘毂轴向磁通电机（中）与传统异步电机（左）和永磁电机（右）对比
什么是轴向磁通电机？
了解电机的人都知道，根据磁场方向可把电机分为径向磁通电机和轴向磁通电机。世界上第一台电机为轴向磁通电机，由Micheal Fareday在1821年发明。1834年，Tomas Davenport 发明了径向磁通电机，一经面世就得到快速发展，目前市场上的主流电机都是径向磁通电机。人们不禁要问，为什么在过去200年间，市场上主要的电机都是径向磁通电机，而轴向磁通电机在近几年才开始受到市场青睐？

盘毂动力技术人员对《交通建设与管理》杂志记者解释说，径向磁通电机的电机绕组产生的磁通方向垂直于电机轴线，而轴向磁通电机的磁通方向是平行于电机轴线，对比径向磁通电机，轴向磁通电机更短，外观像个盘子，因此也被称为盘式电机。

电机输出扭矩与转子半径的平方成正比，因为电机结构的不同，径向磁通电机转子一般在定子内部旋转，而轴向磁通电机的转子和定子平行，转子直径与定子外径相等，所以，在电机直径相同的情况下，轴向磁通电机的力臂更长，气隙面积更大，比径向磁通电机增加一倍左右的扭矩密度。

另外，轴向磁通电机更有利于实现多个气隙面，获得更大磁通量和更短磁通路径，在电机功率相同的情况下，轴向磁通电机的尺寸和重量都比径向磁通电机减少一半左右，功率密度方面表现更加优异，非常适合高转矩密度和空间紧凑的应用；在同样轴向和径向尺寸的情况下，轴向磁通电机的力臂更长、磁场作用面积远远大于径向磁通电机，所以在扭矩输出上也比径向磁通电机更大，具备“低速高扭”的天然优势。

尽管轴向磁通电机具有技术优势，但是相对于径向磁通电机，轴向磁通电机的电磁计算从二维升级到三维，难度呈几何式增长；另外，轴向磁通电机的生产制造工艺和精度要求非常高，产业界对其应用的新材料、新工艺认识不足，对轴向磁通电机的制造方法了解不深入，产业链不完善，产业化成熟度低、成本高。

所以轴向磁通电机问世200年来，一直未能实现规模化的量产应用。盘毂动力通过持续不断的技术攻关和创新突破，目前已掌握新型轴向磁通电机的工作原理，基本突破构型与结构设计、电磁性能设计、热性能设计、标定与控制策略开发等关键技术，在全球范围内率先实现轴向磁通电机的量产制造和应用。截至目前，盘毂动力已申报轴向磁通电机相关专利超过1100件，排名世界领先。

轴向磁通电机的产业化应用，打开了高效节能电机的大门。

轴向磁通电机为何高效节能？

今年初，国家发展改革委等部门发布了《关于统筹节能降碳和回收利用 加快重点领域产品设备更新改造的指导意见》，国家发展改革委环资司也发布了《电机更新改造和回收利用实施指南（2023年版）》，在目标里面都提到了要提高高效节能电机的市场占有率。在全球降低能耗的背景下，推广应用高效节能电机已经成为全球电机产业发展的共识。

工业和信息化部数据表明，我国电机保有量约40亿千瓦，总耗电量约4.8万亿千瓦时，占全社会总用电量的64%，但我国现役电机效率普遍不高，其中工业领域电机总用电量为3.84万亿千瓦时，约占工业用电的75%。电机能效每提高1个百分点，可年节约用电260亿度左右；如果电机系统效率提升5～8个百分点，每年可节约的电量相当于2～3个三峡电站的发电量。因此，发展高效节能电机对于我国达成“双碳”战略目标、实现绿色低碳高质量发展具有非常重要的现实意义。

据介绍，由盘毂动力自主研发、具备完全自主知识产权的轴向磁通电机体积比同功率径向磁通电机小50%以上，重量减轻45%以上，电机效率MAP超过双90，轴向尺寸小、重量轻、节能效果显著。盘毂动力车用驱动电机功率密度达8.17kW/kg，超过了美国能源部发布的电机发展规划中2025年标准，扭矩密度超过中国工业和信息化部发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》中商用车驱动电机2035年标准，电机能效等级全面超越2020年5月发布的《电动机能效限定值及能效等级》（GB 18613—2020）中IE5等级标准。

△ 先进的生产工艺和材料是轴向磁通电机走向商业化的保证
“这得益于我们建立了跨国家、跨领域、跨学科协同攻关的研发团队，攻克了轴向磁通电机的一系列产业化难题。我们还建立了车规级的试验验证体系，电驱系统通过震动、噪声、冷热冲击、疲劳性等各种严苛的测试，整车通过试验场1.5万公里强化试验，确保产品品质稳定可靠，产品性能达到国际领先水平。”盘毂动力技术人员表示。

△ 生产线上的盘毂重卡电驱桥

△ 垂直震动试验
截至目前，盘毂动力的电机产品已经覆盖了从350W到 600kW各个功率段，可广泛应用于新能源乘用车、新能源商用车、环卫、工业生产，以及航空航天、园林机械等各个领域，为整个社会资源的节约集约高效利用、社会发展的节能减碳提供强大有效的驱动。

分布式驱动元年悄然而至

今年的上海车展最吸人眼球的莫过于比亚迪展出的中国高端新能源汽车品牌仰望，预售价达109万的仰望U8在车展前两天的预售量就超过3万台，令人惊叹。由六大核心技术加持的仰望U8采用了分布式驱动，有媒体总结本次上海车展出现了6种分布式驱动产品，而盘毂动力就在其中。2023年被一些媒体人称为“分布式驱动元年”。

电动汽车是以电驱动为基础的机动车辆，按照使用能源不同，可分为纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车及其他采用电力驱动形式的汽车；按照动力系统布局形式的不同，驱动形式可以分为集中式和分布式两种。

集中式驱动的设计理念源自传统汽车，这种驱动形式是内燃机汽车最常用的驱动形式。动力传递需要经过离合器、变速器、传动轴、差速器、半轴等传动部件，最终作用于车轮。这种设计最大限度地保留了电动汽车与传统内燃机汽车的兼容度，是混合动力汽车的主要构型之一。

分布式驱动形式充分挖掘了电动汽车的优点，取消了离合器、变速器、传动轴、差速器、半轴等传动部件，驱动电动机直接安装在驱动轮内或驱动轮附近。依据电动机特点全新设计的电动汽车底盘为汽车结构和空间营造带来了极大便利。电动机及其控制系统不仅易于控制，而且具有更好的响应特性（如更高的响应精度和更快的响应速度），便于车辆动力学实时控制系统的应用，同时还可与制动能量回收系统结合，以减少能源消耗。四轮独立电驱动无论是驱动效率还是操控性、安全性都更高，这恐怕也是仰望成为上海车展“顶流明星”的重要原因之一。

盘毂动力是分布式驱动的最佳选择

再回到当初盘毂动力创立的初心，通过正向研发，以盘毂动力轴向磁通电机为基础的“地铁巴士”，已经成为全新结构的新能源公交车。

△ 采用了盘毂动力四气囊独立悬架轮边驱动系统的“地铁巴士”
作为全新一代科技创新的成果，盘毂动力的“地铁巴士”公交车以同时集成减速箱、控制器、四气囊空气悬架与电子差速的独立悬架轮边驱动系统，取代普遍采用的刚性驱动桥，达到了轴向尺寸更短、重量更轻的效果，比传统驱动系统减重700～800kg，降低了车辆整备质量。电子差速策略会根据车辆运行状态、轮胎附着力等参数精确分配两个驱动轮的驱动扭矩，有效解决了轮边驱动的控制难题。

△ 盘毂动力四气囊独立悬架轮边驱动系统
因为取消了车辆传动轴、后桥等设置，“地铁巴士”可以采用低地板、大通道全平车厢布局，车内空间格外开阔，通道轴向宽度达到了850mm，无论是轮椅、婴儿车还是行李箱都可轻松通过；宽通道带来的第二个优势是承载空间增大。由于我国各大城市轨道交通网络的逐步成型，城市公交客车的短途接驳客流越来越多，所以在车辆应用上呈现出“大转小”的趋势，而“地铁巴士”因为轴向磁通电机的效率高、体积小优势，能够使8米公交车达到传统10米公交车的载客能力，10.5米的公交车载客能力与之前12米的车不相上下，从而有效减少公交企业的车辆和资源投入成本。

△ “地铁巴士”采用低地板、大通道全平车厢布局
而在乘客乘坐体验方面，在城市公交老年人客流占比不断提升的情况下，“地铁巴士”的适老化表现也更为友好：除了更利于上下车的一级踏步设计，更大的通道宽度更利于人员通过，且采用的前置前驱技术实现了整个公交车内部“如同地铁车厢一样平整”，没有任何台阶和踏步；在车身稳定性方面，通过电子差速系统的应用，整个车辆在行驶过程中更加平稳，地铁巴士以50km/h的速度行驶转直角弯，车身倾角为2.6度；而传统巴士40km/h的速度行驶转弯，车身倾角就达到了5.5度。

“这些细微之处的变化看起来差异不大，却在客观上带来了客伤事故率的大幅下降。以上海的‘地铁巴士’为例，200辆车运行一年，事故率下降了70% 。”盘毂动力技术人员强调说。

截至目前，应用盘毂动力电驱动的“地铁巴士”已经在上海、福州、宜昌、烟台、常州、金华等全国40多座城市为市民提供更为安全、舒适的公共出行服务。

在此基础上，盘毂动力还研发推出了体积更小、重量更轻、效率更高的新能源乘用车三合一分布式驱动总成，系统峰值功率可达300kW，总重仅为100kg，而且可根据车辆开发平台自由选择同轴、平行轴布置方案，从而预留出更大的底盘空间，达到更好性能。

盘毂乘用车分布式驱动三合一总成

据介绍，盘毂动力电驱动解决方案还可广泛应用于新能源重卡、混凝土搅拌车、电动环卫车辆、电动摩托车、风机、水泵、压缩机、发电设备等各工业产品革新，以及无人机、园林机械等各领域的技术升级，为各领域提供小型化、轻量化、低能耗的电驱动解决方案，实现各个领域中对体积、重量、控制精度要求高的进口电机的国产化替代，进而驱动整个社会资源的节约集约高效利用、促进社会发展各环节的节能减碳，为地球生态、社会发展、客户盈利持续赋能，成为电驱产业技术创新的先导者。

△ 采用盘毂电机的环卫车辆

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市场真正的需求，是更高效、更可靠的新能源汽车解决方案。回溯到2015年，新能源汽车市场刚刚起步，快速的增长和“油改电”的现象确实存在，但随着技术的不断进步和市场的发展，我们看到了更多的挑战和机遇。对于“盘毂厂区”提出的分布式驱动技术，无疑是行业的一大突破。它不仅优化了驱动方式，使得新能源车的性能得到提升，更为未来的技术发展铺平了道路。

关于分布式驱动技术的实施难点，尤其是底盘上搭载更多驱动电机的问题，确实是一大挑战。普通电机的体积和重量，对于底盘的承载能力有更高的要求。此外，电机数量的增加也意味着需要更多的电力控制和调度技术，使得系统更加复杂。但正是因为这些技术难题的存在，使得行业在不断地探索和进步。我们相信随着技术的成熟和市场的接受度提高，分布式驱动的新能源汽车将成为市场的主流。对于未来盘毂厂区来说，他们将面临的挑战更大，但同时也拥有更大的机遇。期待他们能够在分布式驱动技术上取得更大的突破，为新能源汽车行业做出更大的贡献。同时，也期待更多的行业内外人士加入这个领域，共同推动新能源汽车行业的发展。

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【行业观察】分布式驱动新能源汽车的解局者——盘毂厂区深度解析

关于市场需求，回顾至2015年，新能源汽车刚刚起步，政策补贴刺激下，国内新能源公交车市场迅速扩张。初期“油改电”模式因其低成本、快速推向市场的优势，成为主流。但随着技术发展与市场成熟，其结构、性能上的局限逐渐暴露。

真正的新能源公交车应该具备专属的控制逻辑和驱动形式。分布式驱动技术成为业内的热议焦点。该技术将驱动电机置于驱动轮内或附近，显著缩短了驱动传动链，提高了传动效率，优化了结构布局。业内专家普遍认为，这是新能源汽车未来发展的方向。

然而，采用分布式驱动技术意味着需在底盘搭载更多驱动电机。从当时的市场情况来看，普通电机的体积和重量都是巨大的挑战。盘毂厂区对此进行了深入研究，成功开发出紧凑、高效的电机解决方案，适应了新能源汽车的分布式驱动需求。他们不仅在技术上取得了突破，还紧密关注市场需求，与各大车企合作，推动分布式驱动新能源汽车的普及。

盘毂厂区的努力为新能源汽车行业带来了新的希望。期待未来他们能继续引领行业创新，推动新能源汽车市场的健康发展。

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