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1、輪轂電機技術(shù) ??? 新能源車現(xiàn)在已經(jīng)成為汽車行業(yè)頗具前瞻性的領(lǐng)域，而新能源車型的驅(qū)動技術(shù)和傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車有著不小的區(qū)別，而其中有一類驅(qū)動技術(shù)有著很大的發(fā)展前景，這就是輪轂電機技術(shù)。 ??? 注：輪轂嚴(yán)格意義上講僅指與傳動軸連接的法蘭、軸承座等部分，不過輪轂這一名詞對于普通用戶目前更多指的是輪圈，下文中涉及的輪轂一詞將涵蓋狹義的輪轂和輪圈兩部分。 輪轂電機技術(shù)簡介 ??? 輪轂電機技術(shù)又稱車輪內(nèi)裝電機技術(shù)，它的最大特點就是將動力、傳動和制動裝置都整合到輪轂內(nèi)，因此將電動車輛的機械部分大大簡化。輪轂電機技術(shù)并非新生事物，早在1900年，保時捷就首先制造出了前輪裝備輪轂電機的電動汽車，在

2、20世紀(jì)70年代，這一技術(shù)在礦山運輸車等領(lǐng)域得到應(yīng)用。而對于乘用車所用的輪轂電機，日系廠商對于此項技術(shù)研發(fā)開展較早，目前處于領(lǐng)先地位，包括通用、豐田在內(nèi)的國際汽車巨頭也都對該技術(shù)有所涉足。目前國內(nèi)也有自主品牌汽車廠商開始研發(fā)此項技術(shù)，在2011年上海車展展出的瑞麒X1增程電動車就采用了輪轂電機技術(shù)。 米其林研發(fā)的將輪轂電機和電子主動懸掛都整合到輪內(nèi)的驅(qū)動/懸掛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 本田研發(fā)的輪轂電機實物 上海車展上的瑞麒X1-EV 通用開發(fā)的為150噸的重型卡車設(shè)計的輪轂電機（內(nèi)燃動力電傳動） 典型內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 ??? 輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)根據(jù)電機的轉(zhuǎn)子型式主要

3、分成兩種結(jié)構(gòu)型式：內(nèi)轉(zhuǎn)子式和外轉(zhuǎn)子式。其中外轉(zhuǎn)子式采用低速外傳子電機，電機的最高轉(zhuǎn)速在1000-1500r/min，無減速裝置，車輪的轉(zhuǎn)速與電機相同；而內(nèi)轉(zhuǎn)子式則采用高速內(nèi)轉(zhuǎn)子電機，配備固定傳動比的減速器，為獲得較高的功率密度，電機的轉(zhuǎn)速可高達10000r/min。隨著更為緊湊的行星齒輪減速器的出現(xiàn)，內(nèi)轉(zhuǎn)子式輪轂電機在功率密度方面比低速外轉(zhuǎn)子式更具競爭力。 ?輪轂電機的優(yōu)缺點 優(yōu)點1：省略大量傳動部件，讓車輛結(jié)構(gòu)更簡單 類似上圖中這種傳統(tǒng)變速器在輪轂電機驅(qū)動的車輛上已經(jīng)見不到了 傳統(tǒng)后驅(qū)車車廂后排地板上的突起在電動車上也會消失，為乘員騰出更大的空間 ??? 對于傳統(tǒng)車輛來說，

4、離合器、變速器、傳動軸、差速器乃至分動器都是必不可少的，而這些部件不但重量不輕、讓車輛的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，同時也存在需要定期維護和故障率的問題。但是輪轂電機就很好地解決了這個問題。除開結(jié)構(gòu)更為簡單之外，采用輪轂電機驅(qū)動的車輛可以獲得更好的空間利用率，同時傳動效率也要高出不少。 優(yōu)點2：可實現(xiàn)多種復(fù)雜的驅(qū)動方式 像AHED“先進混合電驅(qū)動”樣車這樣的8輪電驅(qū)動很輕松就能實現(xiàn) ??? 由于輪轂電機具備單個車輪獨立驅(qū)動的特性，因此無論是前驅(qū)、后驅(qū)還是四驅(qū)形式，它都可以比較輕松地實現(xiàn)，全時四驅(qū)在輪轂電機驅(qū)動的車輛上實現(xiàn)起來非常容易。同時輪轂電機可以通過左右車輪的不同轉(zhuǎn)速甚至反轉(zhuǎn)實現(xiàn)類似履帶式車輛

5、的差動轉(zhuǎn)向，大大減小車輛的轉(zhuǎn)彎半徑，在特殊情況下幾乎可以實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向（不過此時對車輛轉(zhuǎn)向機構(gòu)和輪胎的磨損較大），對于特種車輛很有價值。 優(yōu)點3：便于采用多種新能源車技術(shù) 采用輪轂電機可以匹配包括純電動、混合動力和燃料電池電動車等多種新能源車型 輪轂電機可以和傳統(tǒng)動力并聯(lián)使用，這對于混合動力車型很有意義 ??? 新能源車型不少都采用電驅(qū)動，因此輪轂電機驅(qū)動也就派上了大用場。無論是純電動還是燃料電池電動車，抑或是增程電動車，都可以用輪轂電機作為主要驅(qū)動力；即便是對于混合動力車型，也可以采用輪轂電機作為起步或者急加速時的助力，可謂是一機多用。同時，新能源車的很多技術(shù)，比如制動能量回收

6、（即再生制動）也可以很輕松地在輪轂電機驅(qū)動車型上得以實現(xiàn)。 缺點1：增大簧下質(zhì)量和輪轂的轉(zhuǎn)動慣量，對車輛的操控有所影響 鋁制下擺臂采用主要就為減重，如果加上輪轂電機，這些努力也就白費了 ??? 對于普通民用車輛來說，常常用一些相對輕質(zhì)的材料比如鋁合金來制作懸掛的部件，以減輕簧下質(zhì)量，提升懸掛的響應(yīng)速度?？墒禽嗇炿姍C恰好較大幅度地增大了簧下質(zhì)量，同時也增加了輪轂的轉(zhuǎn)動慣量，這對于車輛的操控性能是不利的。不過考慮到電動車型大多限于代步而非追求動力性能，這一點尚不是最大缺陷。 缺點2：電制動性能有限，維持制動系統(tǒng)運行需要消耗不少電能 商用車車橋的內(nèi)置緩速器采用渦流制動原理，而輪轂電

7、機的制動也可以利用這一原理 ??? 現(xiàn)在的傳統(tǒng)動力商用車已經(jīng)有不少裝備了利用渦流制動原理（也即電阻制動）的輔助減速設(shè)備，比如很多卡車所用的電動緩速器。而由于能源的關(guān)系，電動車采用電制動也是首選，不過對于輪轂電機驅(qū)動的車輛，由于輪轂電機系統(tǒng)的電制動容量較小，不能滿足整車制動性能的要求，都需要附加機械制動系統(tǒng)，但是對于普通電動乘用車，沒有了傳統(tǒng)內(nèi)燃機帶動的真空泵，就需要電動真空泵來提供剎車助力，但也就意味了有著更大的能量消耗，即便是再生制動能回收一些能量，如果要確保制動系統(tǒng)的效能，制動系統(tǒng)消耗的能量也是影響電動車?yán)m(xù)航里程的重要因素之一。 ??? 此外，輪轂電機工作的環(huán)境惡劣，面臨水、灰塵等多方面影響，在密封方面也有較高要求，同時在設(shè)計上也需要為輪轂電機單獨考慮散熱問題。 結(jié)語： ??? 與電動機集中動力驅(qū)動相比，輪轂電機技術(shù)具備很大的優(yōu)勢，它布局更為靈活，不需要復(fù)雜的機械傳動系統(tǒng)，同時也有自己的顯著不足，比如密封和起步電流/扭矩間的平衡關(guān)系，以及轉(zhuǎn)向時驅(qū)動輪的差速問題等等，如果能在工程上解決這些難題，輪轂電機驅(qū)動技術(shù)將在未來的新能源車中擁有廣闊的前景。