文|車百智庫
和其他造車勢力宣傳“冰箱彩電大沙發(fā)”不同，比亞迪在1月5日舉辦的“敢越星河”仰望高端品牌暨技術(shù)發(fā)布會上，對傳統(tǒng)驅(qū)動技術(shù)進行了一次革命性進擊。除了帶來旗下高端品牌仰望U8，還重點展示了國內(nèi)首個量產(chǎn)的四電機驅(qū)動技術(shù)“易四方”，即用四電機平臺獨立驅(qū)動架構(gòu)，通過矢量控制技術(shù)，實現(xiàn)對四輪動態(tài)控制。并且，該架構(gòu)適用于純電和混動平臺，可全面覆蓋硬派越野、超跑等多款高端的車型。
過去相當(dāng)長的一段時間，新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈上的關(guān)注重點一直是電池，易四方橫空出世后，電機行業(yè)開始引起資本市場的地震。通達(dá)動力（002576）直接迎來了一波漲停，方正電機（002196）、臥龍電驅(qū)（600580）也都實現(xiàn)了不小的漲幅，事實上，作為新能源汽車關(guān)鍵零部件的三電系統(tǒng)之一，驅(qū)動電機和動力電池一樣經(jīng)歷了從無到有，從弱到強的發(fā)展過程。10年間電機行業(yè)的進步，亦成為支撐中國新能源汽車市場發(fā)展的重要力量。
易四方搭載的四電機輪邊電機技術(shù)到底是什么？長期處于鄙視鏈底端的中國電機產(chǎn)業(yè)又是因何打破壟斷，實現(xiàn)反超的？未來智能網(wǎng)聯(lián)汽車的理想載體，會是分布式驅(qū)動電動汽車嗎？
這些都是本文試圖回答的問題。
一、摸著Rivian過河？
易四方的技術(shù)雛形早在20年前比亞迪發(fā)布的ET概念車上出現(xiàn)過。但是由于技術(shù)太過前瞻，展臺上的 ET 鮮有人問津。在經(jīng)過對電池、電驅(qū)與電控三大技術(shù)領(lǐng)域近20年的不斷探索后，這項技術(shù)一步步發(fā)展成熟。驅(qū)動系統(tǒng)是其最大的亮點。
電動汽車的電驅(qū)動有兩種常見方式——集中式和分布式。集中式是一臺電機控制左右兩個車輪，電動四驅(qū)版使用兩臺集中式電機分別控制前后兩對車輪。分布式電機是四個車輪都可以由單獨的電機驅(qū)動，每個車輪都能有自由的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向。
分布式電機又分為輪邊電機和輪轂電機。輪轂電機是把電機直接做到輪轂里，輪邊電機是裝在車輪邊上的電機，通過傳動電機輸出軸連接到車輪上。
在商用車領(lǐng)域，輪邊電機的應(yīng)用很廣泛。比如采埃孚最為人熟知的ZF-AVE130輪邊驅(qū)動技術(shù)，就大量運用在10至18米的客運車輛上，ZF-AVE130在兩個后輪上各配備了一個帶有兩級減速機構(gòu)的驅(qū)動電機，取消傳動系統(tǒng)（車橋、傳動軸）的機械硬聯(lián)接，實現(xiàn)對車輪的獨立控制。
在乘用車領(lǐng)域，仰望U8是國內(nèi)首個搭載輪邊電機的量產(chǎn)車型。仰望U8搭載了4個輪邊電機，可以獨立控制4個輪子的扭矩，相當(dāng)于每一個輪子的扭矩控制都能實現(xiàn)可增可減、可正可負(fù)。也就是說，單個車輪可以獨立進行驅(qū)動、制動、前進和后退。
四個輪子“解放”后，就能解鎖很多新功能，比如，橫向移動，原地掉頭，或者水陸兩棲。
與燃油車動力系統(tǒng)相比，易四方最大的不同在于其安全性。
如你在高速上爆胎，傳統(tǒng)燃油車因為驅(qū)動輪只能同向轉(zhuǎn)動，發(fā)生爆胎后只能依賴車身穩(wěn)定控制程序。但輪邊電機的四個輪子可以獨立調(diào)整單輪扭矩，甚至任意輸出正負(fù)扭矩，在某個車輪爆胎后，可以調(diào)整剩余的三個輪子的扭矩，通過驅(qū)動輪來干預(yù)車身姿態(tài)，直到車輛停穩(wěn)。
官方據(jù)悉，易四方技術(shù)平臺，各系統(tǒng)實現(xiàn)了100%的自主研發(fā)，架構(gòu)上包括：前雙電機總成、后雙電機總成、中央控制器、刀片電池等核心部件；同時也涵蓋了整車、發(fā)動機、電機、電池等相應(yīng)的控制系統(tǒng)。
而說到輪邊電機、原地掉頭、水陸兩棲，這并非比亞迪最先量產(chǎn)。車百智庫此前在《寧王布局新賽道，悄悄醞釀一場革命》一文中曾提到的美國造車新勢力Rivian，其旗下的兩款車——電動皮卡R1T、硬派越野車R1S，均采用的是輪邊電機驅(qū)動，也具備原地轉(zhuǎn)向功能，最大涉水深度接近1米。早在2019年，Rivian就已經(jīng)在技術(shù)上實現(xiàn)了這一點。R1T、R1S分別在2021年、2022年開始交付。
若要按量產(chǎn)論資排輩，比亞迪要喊Rivian一聲“大哥”。
二、特斯拉“功不可沒”
過去中國電機產(chǎn)業(yè)一直處于鄙視鏈的底端，大型工業(yè)電機由瑞士的ABB、德國的西門子等西方巨頭掌控，而小型電機如手機、硬盤等業(yè)務(wù)，日本拿下最多市場。
直到2020年全球新能源汽車驅(qū)動電機裝機量相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，比亞迪、方正電機、蔚然動力、寧波雙林、精進動力等中企，與特斯拉、大眾汽車、日本電產(chǎn)等位居全球“十強”。中金公司認(rèn)為新能源汽車電驅(qū)動系統(tǒng)（包含電機、電機控制器、減速器等）全球市場空間超萬億元，“有望成為繼動力電池系統(tǒng)之后的第二個長坡厚雪賽道?！?/p>
中國電機產(chǎn)業(yè)為什么能實現(xiàn)強悍逆襲？這一切可以從特斯拉的電機選擇說起。
早期，特斯拉采用感應(yīng)電機路線，但感應(yīng)電機的技術(shù)路線，其實并不適合電動汽車輕量化、高速化的發(fā)展方向。到了2018年，特斯拉和中國大陸商討上海工廠時，開始把電機戰(zhàn)略轉(zhuǎn)向永磁電機路線，這也給了中國廠商機會，中國的磁性材料雙雄中科三環(huán)和金力永磁，先后打入了特斯拉供應(yīng)鏈。
2021年7月，特斯拉的Model Y和Model 3先后宣布換裝國產(chǎn)驅(qū)動電機。而在換裝之后，不僅兩種車型都下調(diào)了價格；其功率和扭矩在原車基礎(chǔ)上也都有了不同程度的提升，甚至Model Y的四驅(qū)長續(xù)航版本，其后電機的功率提升幅度高達(dá)22%。這種極高的性價比，也進一步堅定了特斯拉使用國產(chǎn)電機的決心。
那中國電機又是如何做到這一點的呢？車百智庫認(rèn)為主要有兩個方面，一是電機技術(shù)路線的選擇，二是電機技術(shù)水平的創(chuàng)新。
先說路線選擇，相比感應(yīng)交流異步電機，永磁電機技術(shù)更為成熟，且結(jié)構(gòu)較為簡單，具有制造、使用、維護方便的優(yōu)點。最重要的是，永磁電機本身就由磁體打造，能量轉(zhuǎn)換效率更高，體積更小。國內(nèi)企業(yè)早就看到永磁同步電機的潛力，如今市場上的熱門車型，像比亞迪漢、理想one、小鵬P7、蔚來ES6等，選擇的都是永磁同步電機。
事實上，在永磁同步電機技術(shù)領(lǐng)域，外國企業(yè)的研究并不比中國差多少。但關(guān)鍵是，永磁電機所用的原材料釹鐵硼幾乎完全掌握在中國手里。而中國作為稀土大國，自然在此領(lǐng)域掌握著絕對的話語權(quán)。
再說來扁線電機技術(shù)。
過去電機技術(shù)普遍使用的銅線是圓形，扁線電機，簡單來說就是將傳統(tǒng)電機纏繞的銅線從圓線變?yōu)楸饩€，這樣就可以把空隙塞滿，從而提升電機的功率密度、降低成本。
但扁線電機因為不能互相干擾，加工難度極大，為了解決這個難題，工程師在扁形銅線上涂了10層特殊材料，使用更先進的纏繞方式才解決了這個難題，現(xiàn)在全球主要的扁線加工產(chǎn)能基本在國內(nèi)。這既幫特斯拉解決了產(chǎn)能難題，也讓國內(nèi)供應(yīng)商順勢卡位。
搶占了永磁和扁線兩個優(yōu)勢后，中國電機產(chǎn)業(yè)也借著新能源的東風(fēng)展開了反超之路。
三、孰優(yōu)孰劣
據(jù)蓋世汽車預(yù)測，分布式驅(qū)動具備結(jié)構(gòu)緊湊、效率高等特點，是未來新能源電驅(qū)動布置的發(fā)展方向。通過將輪轂電機、輪邊電機安裝在輪輞內(nèi)部或附近，具有車身布置靈活結(jié)構(gòu)緊湊，易于實現(xiàn)底盤模塊化設(shè)計等優(yōu)點；同時各輪驅(qū)動/制動轉(zhuǎn)矩獨立可控，具備高機動性和高可靠性，更易實現(xiàn)車輛主動控制。
同為分布式驅(qū)動，輪邊電機和輪轂電機孰優(yōu)孰劣？
輪轂電機不是什么新鮮的先進技術(shù)，費迪南德·保時捷就在1896年獲得了英國賦予的輪轂電機發(fā)明專利。輪轂電機是把電機直接做到輪轂里，與車輪同心布置。根據(jù)電機轉(zhuǎn)子形式分成內(nèi)轉(zhuǎn)子式和外轉(zhuǎn)子式兩種，省去了差速器、半軸和二級變速裝置等部件，簡化結(jié)構(gòu)，同時可以避免傳動損失，減少能耗。數(shù)據(jù)顯示，相對于傳統(tǒng)的傳動系統(tǒng)來說，輪轂電機可以提高8%-15%左右的效率。
從全球范圍來看，輪轂電機主要是一些以滑板底盤為基礎(chǔ)的造車新勢力在應(yīng)用，國外的代表企業(yè)是REE，國內(nèi)的代表企業(yè)是PIX Moving。
但輪轂電機受簧下質(zhì)量、防水防塵密封性以及成本等挑戰(zhàn)，短期內(nèi)規(guī)?；慨a(chǎn)難度較高。輪邊電機則是把電機布置在車輪邊的前后驅(qū)動橋上，因而占用空間更小，可以在電驅(qū)動總成中集成水冷和減速器。目前，輪邊電機在新能源客車領(lǐng)域已經(jīng)有一定應(yīng)用，據(jù)分析全球汽車大概現(xiàn)在是15億輛，一個輪邊電機算5000元，一輛新能源汽車用4個輪邊電機就是一臺車2萬，按照10%滲透率測算，輪邊電機市場規(guī)?？蛇_(dá)3萬億。
而電動四驅(qū)的崛起會逐漸取代機械四驅(qū)嗎？
在機械四驅(qū)的世界里，奧迪Quattro是一定有姓名的，相比同期的多片式離合器差速器，Quattro 超前了一整個時代。但電動四驅(qū)的出現(xiàn)抹平了機械 Quattro 的領(lǐng)先優(yōu)勢，軟件的開發(fā)與升級能力，是電動車時代四驅(qū)系統(tǒng)的殺手锏。只要是搭載前后雙電機的電動車，都可以靠一套軟件來精準(zhǔn)控制前后輪的動力，實現(xiàn)全時四驅(qū)。必要時，軟件可以完全切斷前軸或者后軸的動力，這是機械 Quattro 無法實現(xiàn)的。
電動四驅(qū)也有其短板，比如在硬派越野場景的極限路況下，若只有一個車輪有附著力，有三把鎖的車型可以將動力全部傳輸至該車輪，進行脫困嘗試。但像特斯拉Model Y這樣的前后雙電機四驅(qū)車型，在該場景下，前軸電機下線，只靠后軸電機很容易動力不足，脫困耗時長、難度大。即便采用四輪輪轂電機，該場景下的整車動力也被封印到只有四分之一，極難脫困。
所以說機械四驅(qū)未必大限將至，但有一點可以確定的是新能源時代留給機械四驅(qū)的時間不多了。電能既然可以用難以想象的速度，抹平燃油車價格與性能之間的強關(guān)聯(lián)，這種情況大概率也會發(fā)生在四驅(qū)系統(tǒng)上。
四、尾聲
回過頭看，比亞迪的“易四方”的確是一項好技術(shù)，但最大的問題可能就在可靠性、耐久性上。尤其是如何實現(xiàn)車輪左右硬鎖止、如何防止電機過熱、如何保證電機對四輪的動態(tài)調(diào)整始終保持最優(yōu)解，如何在傳感和計算控制某個環(huán)節(jié)出問題時有其他的補救方案等。
但不可否認(rèn)的是，比亞迪是第一個把四電機獨立驅(qū)動系統(tǒng)推向量產(chǎn)的中國車企。新事物，必然存在風(fēng)險及大量亟需解決的難點，我們需要給比亞迪一點時間。或許前路漫漫，但比亞迪在技術(shù)革新上的勇氣值得中國車企學(xué)習(xí)。
就像王傳福當(dāng)年說的那樣：“沒有比人更高的山，沒有比腳更遠(yuǎn)的路，只要靈魂不屈，就會走出一條康莊大道?！?/p>
【全文參考】
[1]《比亞迪仰望這不是在造車，是在造夢啊》，品駕，董楠
[2]《新能源車的另一個心臟：電機產(chǎn)業(yè)鏈的東遷之路》，遠(yuǎn)川科技評論，陳帥
[3]《2023年智能電動汽車二十大前瞻技術(shù)趨勢》，蓋世汽車社區(qū)
[4]《電驅(qū)動系統(tǒng)是下一個長坡厚雪的萬億賽道》，中金公司