文|車百智庫(kù)
和其他造車勢(shì)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(huì)上，對(duì)傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行了一次革命性進(jìn)擊。除了帶來(lái)旗下高端品牌仰望U8，還重點(diǎn)展示了國(guó)內(nèi)首個(gè)量產(chǎn)的四電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)“易四方”，即用四電機(jī)平臺(tái)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)架構(gòu)，通過(guò)矢量控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)四輪動(dòng)態(tài)控制。并且，該架構(gòu)適用于純電和混動(dòng)平臺(tái)，可全面覆蓋硬派越野、超跑等多款高端的車型。
過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈上的關(guān)注重點(diǎn)一直是電池，易四方橫空出世后，電機(jī)行業(yè)開始引起資本市場(chǎng)的地震。通達(dá)動(dòng)力（002576）直接迎來(lái)了一波漲停，方正電機(jī)（002196）、臥龍電驅(qū)（600580）也都實(shí)現(xiàn)了不小的漲幅，事實(shí)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(dòng)電機(jī)和動(dòng)力電池一樣經(jīng)歷了從無(wú)到有，從弱到強(qiáng)的發(fā)展過(guò)程。10年間電機(jī)行業(yè)的進(jìn)步，亦成為支撐中國(guó)新能源汽車市場(chǎng)發(fā)展的重要力量。
易四方搭載的四電機(jī)輪邊電機(jī)技術(shù)到底是什么？長(zhǎng)期處于鄙視鏈底端的中國(guó)電機(jī)產(chǎn)業(yè)又是因何打破壟斷，實(shí)現(xiàn)反超的？未來(lái)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的理想載體，會(huì)是分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車嗎？
這些都是本文試圖回答的問(wèn)題。
一、摸著Rivian過(guò)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(guò)。但是由于技術(shù)太過(guò)前瞻，展臺(tái)上的 ET 鮮有人問(wèn)津。在經(jīng)過(guò)對(duì)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(xiàng)技術(shù)一步步發(fā)展成熟。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是其最大的亮點(diǎn)。
電動(dòng)汽車的電驅(qū)動(dòng)有兩種常見(jiàn)方式——集中式和分布式。集中式是一臺(tái)電機(jī)控制左右兩個(gè)車輪，電動(dòng)四驅(qū)版使用兩臺(tái)集中式電機(jī)分別控制前后兩對(duì)車輪。分布式電機(jī)是四個(gè)車輪都可以由單獨(dú)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，每個(gè)車輪都能有自由的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向。
分布式電機(jī)又分為輪邊電機(jī)和輪轂電機(jī)。輪轂電機(jī)是把電機(jī)直接做到輪轂里，輪邊電機(jī)是裝在車輪邊上的電機(jī)，通過(guò)傳動(dòng)電機(jī)輸出軸連接到車輪上。
在商用車領(lǐng)域，輪邊電機(jī)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(dòng)技術(shù)，就大量運(yùn)用在10至18米的客運(yùn)車輛上，ZF-AVE130在兩個(gè)后輪上各配備了一個(gè)帶有兩級(jí)減速機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，取消傳動(dòng)系統(tǒng)（車橋、傳動(dòng)軸）的機(jī)械硬聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輪的獨(dú)立控制。
在乘用車領(lǐng)域，仰望U8是國(guó)內(nèi)首個(gè)搭載輪邊電機(jī)的量產(chǎn)車型。仰望U8搭載了4個(gè)輪邊電機(jī)，可以獨(dú)立控制4個(gè)輪子的扭矩，相當(dāng)于每一個(gè)輪子的扭矩控制都能實(shí)現(xiàn)可增可減、可正可負(fù)。也就是說(shuō)，單個(gè)車輪可以獨(dú)立進(jìn)行驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)、前進(jìn)和后退。
四個(gè)輪子“解放”后，就能解鎖很多新功能，比如，橫向移動(dòng)，原地掉頭，或者水陸兩棲。
與燃油車動(dòng)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?yàn)轵?qū)動(dòng)輪只能同向轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)生爆胎后只能依賴車身穩(wěn)定控制程序。但輪邊電機(jī)的四個(gè)輪子可以獨(dú)立調(diào)整單輪扭矩，甚至任意輸出正負(fù)扭矩，在某個(gè)車輪爆胎后，可以調(diào)整剩余的三個(gè)輪子的扭矩，通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪來(lái)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(tái)，各系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了100%的自主研發(fā)，架構(gòu)上包括：前雙電機(jī)總成、后雙電機(jī)總成、中央控制器、刀片電池等核心部件；同時(shí)也涵蓋了整車、發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、電池等相應(yīng)的控制系統(tǒng)。
而說(shuō)到輪邊電機(jī)、原地掉頭、水陸兩棲，這并非比亞迪最先量產(chǎn)。車百智庫(kù)此前在《寧王布局新賽道，悄悄醞釀一場(chǎng)革命》一文中曾提到的美國(guó)造車新勢(shì)力Rivian，其旗下的兩款車——電動(dòng)皮卡R1T、硬派越野車R1S，均采用的是輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)，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(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)。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(méi)”
過(guò)去中國(guó)電機(jī)產(chǎn)業(yè)一直處于鄙視鏈的底端，大型工業(yè)電機(jī)由瑞士的ABB、德國(guó)的西門子等西方巨頭掌控，而小型電機(jī)如手機(jī)、硬盤等業(yè)務(wù)，日本拿下最多市場(chǎng)。
直到2020年全球新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝機(jī)量相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，比亞迪、方正電機(jī)、蔚然動(dòng)力、寧波雙林、精進(jìn)動(dòng)力等中企，與特斯拉、大眾汽車、日本電產(chǎn)等位居全球“十強(qiáng)”。中金公司認(rèn)為新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（包含電機(jī)、電機(jī)控制器、減速器等）全球市場(chǎng)空間超萬(wàn)億元，“有望成為繼動(dòng)力電池系統(tǒng)之后的第二個(gè)長(zhǎng)坡厚雪賽道。”
中國(guó)電機(jī)產(chǎn)業(yè)為什么能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)悍逆襲？這一切可以從特斯拉的電機(jī)選擇說(shuō)起。
早期，特斯拉采用感應(yīng)電機(jī)路線，但感應(yīng)電機(jī)的技術(shù)路線，其實(shí)并不適合電動(dòng)汽車輕量化、高速化的發(fā)展方向。到了2018年，特斯拉和中國(guó)大陸商討上海工廠時(shí)，開始把電機(jī)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)向永磁電機(jī)路線，這也給了中國(guó)廠商機(jī)會(huì)，中國(guó)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(guó)產(chǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。而在換裝之后，不僅兩種車型都下調(diào)了價(jià)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(zhǎng)續(xù)航版本，其后電機(jī)的功率提升幅度高達(dá)22%。這種極高的性價(jià)比，也進(jìn)一步堅(jiān)定了特斯拉使用國(guó)產(chǎn)電機(jī)的決心。
那中國(guó)電機(jī)又是如何做到這一點(diǎn)的呢？車百智庫(kù)認(rèn)為主要有兩個(gè)方面，一是電機(jī)技術(shù)路線的選擇，二是電機(jī)技術(shù)水平的創(chuàng)新。
先說(shuō)路線選擇，相比感應(yīng)交流異步電機(jī)，永磁電機(jī)技術(shù)更為成熟，且結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，具有制造、使用、維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)。最重要的是，永磁電機(jī)本身就由磁體打造，能量轉(zhuǎn)換效率更高，體積更小。國(guó)內(nèi)企業(yè)早就看到永磁同步電機(jī)的潛力，如今市場(chǎng)上的熱門車型，像比亞迪漢、理想one、小鵬P7、蔚來(lái)ES6等，選擇的都是永磁同步電機(jī)。
事實(shí)上，在永磁同步電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，外國(guó)企業(yè)的研究并不比中國(guó)差多少。但關(guān)鍵是，永磁電機(jī)所用的原材料釹鐵硼幾乎完全掌握在中國(guó)手里。而中國(guó)作為稀土大國(guó)，自然在此領(lǐng)域掌握著絕對(duì)的話語(yǔ)權(quán)。
再說(shuō)來(lái)扁線電機(jī)技術(shù)。
過(guò)去電機(jī)技術(shù)普遍使用的銅線是圓形，扁線電機(jī)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是將傳統(tǒng)電機(jī)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(jī)的功率密度、降低成本。
但扁線電機(jī)因?yàn)椴荒芑ハ喔蓴_，加工難度極大，為了解決這個(gè)難題，工程師在扁形銅線上涂了10層特殊材料，使用更先進(jìn)的纏繞方式才解決了這個(gè)難題，現(xiàn)在全球主要的扁線加工產(chǎn)能基本在國(guó)內(nèi)。這既幫特斯拉解決了產(chǎn)能難題，也讓國(guó)內(nèi)供應(yīng)商順勢(shì)卡位。
搶占了永磁和扁線兩個(gè)優(yōu)勢(shì)后，中國(guó)電機(jī)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(cè)，分布式驅(qū)動(dòng)具備結(jié)構(gòu)緊湊、效率高等特點(diǎn)，是未來(lái)新能源電驅(qū)動(dòng)布置的發(fā)展方向。通過(guò)將輪轂電機(jī)、輪邊電機(jī)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(shí)現(xiàn)底盤模塊化設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)各輪驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)轉(zhuǎn)矩獨(dú)立可控，具備高機(jī)動(dòng)性和高可靠性，更易實(shí)現(xiàn)車輛主動(dòng)控制。
同為分布式驅(qū)動(dòng)，輪邊電機(jī)和輪轂電機(jī)孰優(yōu)孰劣？
輪轂電機(jī)不是什么新鮮的先進(jìn)技術(shù)，費(fèi)迪南德·保時(shí)捷就在1896年獲得了英國(guó)賦予的輪轂電機(jī)發(fā)明專利。輪轂電機(jī)是把電機(jī)直接做到輪轂里，與車輪同心布置。根據(jù)電機(jī)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(jí)變速裝置等部件，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，同時(shí)可以避免傳動(dòng)損失，減少能耗。數(shù)據(jù)顯示，相對(duì)于傳統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，輪轂電機(jī)可以提高8%-15%左右的效率。
從全球范圍來(lái)看，輪轂電機(jī)主要是一些以滑板底盤為基礎(chǔ)的造車新勢(shì)力在應(yīng)用，國(guó)外的代表企業(yè)是REE，國(guó)內(nèi)的代表企業(yè)是PIX Moving。
但輪轂電機(jī)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(jī)則是把電機(jī)布置在車輪邊的前后驅(qū)動(dòng)橋上，因而占用空間更小，可以在電驅(qū)動(dòng)總成中集成水冷和減速器。目前，輪邊電機(jī)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(gè)輪邊電機(jī)算5000元，一輛新能源汽車用4個(gè)輪邊電機(jī)就是一臺(tái)車2萬(wàn)，按照10%滲透率測(cè)算，輪邊電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模可達(dá)3萬(wàn)億。
而電動(dòng)四驅(qū)的崛起會(huì)逐漸取代機(jī)械四驅(qū)嗎？
在機(jī)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(gè)時(shí)代。但電動(dòng)四驅(qū)的出現(xiàn)抹平了機(jī)械 Quattro 的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，軟件的開發(fā)與升級(jí)能力，是電動(dòng)車時(shí)代四驅(qū)系統(tǒng)的殺手锏。只要是搭載前后雙電機(jī)的電動(dòng)車，都可以靠一套軟件來(lái)精準(zhǔn)控制前后輪的動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)全時(shí)四驅(qū)。必要時(shí)，軟件可以完全切斷前軸或者后軸的動(dòng)力，這是機(jī)械 Quattro 無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
電動(dòng)四驅(qū)也有其短板，比如在硬派越野場(chǎng)景的極限路況下，若只有一個(gè)車輪有附著力，有三把鎖的車型可以將動(dòng)力全部傳輸至該車輪，進(jìn)行脫困嘗試。但像特斯拉Model Y這樣的前后雙電機(jī)四驅(qū)車型，在該場(chǎng)景下，前軸電機(jī)下線，只靠后軸電機(jī)很容易動(dòng)力不足，脫困耗時(shí)長(zhǎng)、難度大。即便采用四輪輪轂電機(jī)，該場(chǎng)景下的整車動(dòng)力也被封印到只有四分之一，極難脫困。
所以說(shuō)機(jī)械四驅(qū)未必大限將至，但有一點(diǎn)可以確定的是新能源時(shí)代留給機(jī)械四驅(qū)的時(shí)間不多了。電能既然可以用難以想象的速度，抹平燃油車價(jià)格與性能之間的強(qiáng)關(guān)聯(lián)，這種情況大概率也會(huì)發(fā)生在四驅(qū)系統(tǒng)上。
四、尾聲
回過(guò)頭看，比亞迪的“易四方”的確是一項(xiàng)好技術(shù)，但最大的問(wèn)題可能就在可靠性、耐久性上。尤其是如何實(shí)現(xiàn)車輪左右硬鎖止、如何防止電機(jī)過(guò)熱、如何保證電機(jī)對(duì)四輪的動(dòng)態(tài)調(diào)整始終保持最優(yōu)解，如何在傳感和計(jì)算控制某個(gè)環(huán)節(jié)出問(wèn)題時(shí)有其他的補(bǔ)救方案等。
但不可否認(rèn)的是，比亞迪是第一個(gè)把四電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)推向量產(chǎn)的中國(guó)車企。新事物，必然存在風(fēng)險(xiǎn)及大量亟需解決的難點(diǎn)，我們需要給比亞迪一點(diǎn)時(shí)間?；蛟S前路漫漫，但比亞迪在技術(shù)革新上的勇氣值得中國(guó)車企學(xué)習(xí)。
就像王傳福當(dāng)年說(shuō)的那樣：“沒(méi)有比人更高的山，沒(méi)有比腳更遠(yuǎn)的路，只要靈魂不屈，就會(huì)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(mèng)啊》，品駕，董楠
[2]《新能源車的另一個(gè)心臟：電機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈的東遷之路》，遠(yuǎn)川科技評(píng)論，陳帥
[3]《2023年智能電動(dòng)汽車二十大前瞻技術(shù)趨勢(shì)》，蓋世汽車社區(qū)
[4]《電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是下一個(gè)長(zhǎng)坡厚雪的萬(wàn)億賽道》，中金公司