电动汽车轮毂电机技术

二 、 电 动 汽 车 轮 毂 电 机 驱 动 技 动力性能，这一点尚不是最大缺陷。
术的缺点
（一） 增大簧下质量和轮毂的转 动惯量，对车辆的操控有所影响
对于普通民用车辆来说，常常用 一些相对轻质的材料，比如铝合金来 制作悬挂的部件，以减轻簧下质量，
（二）电制动性能有限，维持制动 系统运行需要消耗不少电能
图 3 传统后驱车车厢后排地板上的突起在电动车上 也会消失，为乘员腾出更大的空间
图 5 像 AHED“先进混合电驱动”样车这样的 8 轮电驱动很轻松就能实现
Байду номын сангаас
纯电动力
轮毂电机
轮毂电机
逆变器
混合动力车 发动机/发电机
油箱
锂电池组
燃料电池车 燃料电池组
燃料罐（氢燃料）
图 4 传统变速器在轮毂电机驱动的车辆上已经见不到了
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AUTOMOBILE MAINTENANCE
电 动 汽 车 轮杨
养
毂户 电 机 技 术
轮毂电机驱动技术是电动汽车 的先进方式。这项技术早在 20 世纪 50 年代，由美国人罗伯特发明。早在 1900 年，保时捷就首先制造出了前 轮装备轮毂电机的电动汽车，在 20 世纪 70 年代，这一技术在矿山运输 车等领域得到应用。而对于乘用车所 用的轮毂电机，日系厂商对于此项技 术研发开展较早，目前处于领先地 位，包括通用、丰田在内的国际汽车 巨头也都对该技术有所涉足。
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目前国内也有自主品牌汽车厂 商开始研发此项技术，在 2011 年上 海车展展出的麒麟 X1 增程电动车 就采用了轮毂电机技术， （见图 1）。
（一）简化了机械传动机构 降低 了车载自重
采用轮毂电机直接驱动车轮，大
大缩短了机械传动链，可实现“零传 动”方式，使电动汽车的结构发生了 脱胎换骨的变化，对纯电动汽车来 说，不仅去掉了发动机、冷却水系统、 排气消音系统和油箱等相应的辅助 装置，还省去了变速器万向传动部件 及驱动桥等机械传动装置，这不仅节 省了大量的机械部件成本，还减轻了 汽车自重，有利于提高整车的驱动效 率，对节能减噪都有益， （见图 2）
8．绝缘体裙部破裂：如图 14 所 物冲压或中心电极耗损严重。
机运行工况，可以得到有价值的信
示。
造成后果：点火失败，点火电弧 息，帮助我们提供一个很重要的维
产生原因：由于更换时机械损 发生在难以接近新鲜混合气的地方。 护、修理方法及诊断方向和思路。□
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图 6 采用轮毂电机可以匹配包括纯电动、混合动力和燃料电池电动车 等多种新能源车型
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图 7 轮毂电机可以和传统动力并联使用，这对于混合 动力车型很有意义
图 8 铝制下摆臂采用主要就为减重，如果加上轮毂电机，这些努力 也就白费了
较大），对于特种车辆很有价值。 （六）便于采用多种新能源汽车技
定子托架
术 新能源车型不少都采用电驱动，
轮毂电机定子
因此轮毂电机驱动也就派上了大用
场。无论是纯电动还是燃料电池电动
转子托架
车，抑或是增程电动车，都可以用轮毂
电机作为主要驱动力；即便是对于混
合动力车型，也可以采用轮毂电机作
图 10 典型内转子结构的轮毂电机驱动系统结构示意图
要附加机械制动
系 统 ，但 是 对 于
普通电动乘用
车，没有了传统
内燃机带动的真
图 12 本田研发的轮毂电机实物
空泵，就需要电
动真空泵来提供制动助力，但也就意
味着更大的能量消耗，即便是再生制
动能回收一些能量，如果要确保制动
系统的效能，制动系统消耗的能量也
是影响电动车续航里程的重要因素之
一。此外，轮毂电机工作的环境恶劣，
效率提高 10%（理论值），同时提高了
行驶于操纵稳定性、安全性。
（四）有利于对制动能量的回收
采用轮毂电机驱动，在汽车滑行、
降速制动和下坡过程中实现电磁制动
和发电，其回收的电能比其他方式提
高至少一倍多。
（五）可实现多种复杂的驱动方式
由于轮毂电机具备单个车轮独立 图 9 商用车车桥的内置缓速器采用涡流制动原理，而轮毂电机的制动也可以利用这一原理
面临水、灰尘等多方面影响，在密封方
面也有较高要求，同时在设计上也需
要为轮毂电机单独考虑散热问题， （参
见图 7~10）。
三、电动汽车轮毂机的结构类型
轮毂电机驱动系统根据电机的
转子型式主要分成 2 种结构型式：内
转子式和外转子式。其中外转子式采
用低速外转子电机，电机的最高转速
在 1000～1500r/min，无减速装置，车
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制动盘
主动悬挂电机
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轮毂电机 （恒定功 率 ：30kW ）
制动卡钳
减震弹簧 轮内主动悬架
图 11 米其林研发的将轮毂电机和电子主动悬挂都整合到轮内的驱动/悬挂系统结构图
图 13 通用开发的为 150 吨的重型卡车 设计的轮毂电机（内燃动力电传动）
响应
按控制理论来说，整个控制系统
中各个环节的动态响应时间常数，是
制约其控制性能好坏的重要因素。通
常电气系统的响应速度比机械系统要
高出 1~2 个数量级，就驱动调速系统
来说，传统汽车需从控制节气门，经发
动机的爆燃过程，到各个机械传动机
构等众多环节传递后的响应时间，与
采用轮毂电机直接驱动车轮的动态响
应速度相比，其整体的快速响应指标
驱动的特性，因此无论是前驱、后驱还
是四驱或多驱形式，他都可以比较轻
松地实现，全时四驱在轮毂电机驱动
的车辆上实现起来非常容易。同时轮 毂电机可以通过左右车轮的不同转速
轮毂电机转子
甚至反转实现类似履带式车辆的差动
转向，大大减小车辆的转弯半径，在特 殊情况下几乎可以实现原地转向 （不
制动盘与制动卡钳
过此时对车辆转向机构和轮胎的磨损
现在的传统动力商用车已经有 不少装备了利用涡流制动原理（也即 电阻制动）的辅助减速设备，比如很 多卡车所用的电动缓速器。而由于能 源的关系，电动车采用电制动也是首
选 ，不 过 对 于 轮
毂电机驱动的车
辆 ，由 于 轮 毂 电
机系统的电制动
容 量 较 小 ，不 能
满足整车制动性
能 的 要 求 ，都 需
图 1 2011 年上海车展上的麒麟 X1-EV 轮毂电机电动汽车
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足），起动困难。
坏，也可能是火花塞使用时间过长，
处理方法：更换新火花塞。
处理方法：更换新火花塞。
绝缘体被其与中心电极之间的残留
因此在平时观察火花塞及发动
（二）有利于汽车结构布局 由于省去了大量机械装置，腾出 了许多有效空间便于汽车总体布局， 使所增加的蓄电池可按车辆动力学 要求适当分散，作为配重物按尽可能 降低车辆质心高度等要求来进行结 构布局， （参见图 3） （三） 提高了对车轮控制的动态
一、 电动汽车轮毂电机驱动技 术的优点
资源和环境是当今社会和谐发 展的永恒主题。电动汽车作为“绿色 交通”的主要载体，在资源与环境可 持续发展中发挥着重要作用。
轮的转速与电机相同；而内转子式则
采用高速内转子电机，配备固定传动
比的减速器，为获得较高的功率密
度，电机的转速可高达 10000r/min。
随着更为紧凑的行星齿轮减速器的
出现，内转子式轮毂电机在功率密度
方面比低速外转子式更具竞争力，参
见图 11~13）。
（未完待续）
（作者单位： 西安思源学院汽车
交通分院）
为起步或者急加速时的助力，可谓是 提升悬挂的响应速度。可是轮毂电机
一机多用。同时，新能源车的很多技 恰好较大幅度地增大了簧下质量，同
术，比如制动能量回收（即再生制动） 时也增加了轮毂的转动惯量，这对于
也可以很轻松地在轮毂电机驱动车 车辆的操控性能是不利的。不过考虑
型上得以实现， （参见图 4）。
到电动车型大多限于代步而非追求
要差数百甚至上千倍。从而即可较容 易地实现传统高档轿车较难以实现的
图 2 采用轮毂电机技术的福特 F-150 将此前的所有传动部件通通舍弃不用
一些高性能控制功能，如驱动防滑转控制 ASR、车
辆动态控制系统 VDC、安全测距防撞控制系统、四
轮电子差速转向控制系统，若导入四轮转向技术
（4WS）减小转弯半径，还可实现零半径转弯。传动