轮毂电机在电动汽车上的应用研究

收稿 日期 ：２０１３一ｏ４—１４
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技 术
本 文结 合 单 位开 展 的采 用新 型 轮 毂 电机 的纯 电动 轿 车 的开 发 和 试验 工 作 ，对轮 毂 电 机在 电动 汽车 上 的应 用 进行研究 。 １．１轮 毂 电机 的结构
相对于常见 的中央布置式驱动 电机 ，轮毂 电 机设计安装在车轮 的轮辋内 ，输 出扭矩直接传输 到车轮 ，是一种全新 的电动汽车驱动形式。与传 统 电机相 比 ，轮毂 电机 具有 以下优点 Ｊ：
（１）轮 毂 电机 安 装 在 车 轮 内部 ，直 接 驱 动车 轮 ，省略了传统的变／减速器 、差速器 、传动轴等 机械传动部件 ，提高 了传动效率 ，降低 了机械噪 声 ；
可 控 ，使 得 整 车 的动 力 学 控 制更 为 灵 活 ，方 便 地 实现 底盘 系统 的电子化 和智能 化 ，如 差速 、防 滑 、电制动及 辅 助转 向等 功能 ；
（４）安装 轮 毂 电机 只需 对 悬 架 安装 部 分 稍 作 改 动 ，而不 需 对 整 车结 构 进 行大 改 ，甚 至不 需 改 变原车的动力总成系统 ，即可方便地实现原车 的 电动 化 。
可 见 ，轮毂 电机 的应 用改 变 了汽 车传 统 的驱 动 方式 ，具 有 不 可替 代 的特点 与 优 势 ，必 将 在 电 动 汽车 上得 到广 泛应用 。
１轮 毂电机在 电动汽车上 的应用研究
２０１０年 １２月广 州 车展 上 ，广 汽集 团首 次展 出 了轮毂 电机驱动的纯 电动传祺轿 车。该 车为后轮 驱 动 ，采 用 了世 界领 先 水 平 的新 型轮 毂 电机 ，具 有结 构 紧凑 、集 成度 高 、重量 轻 、扭 矩大 等特 点 。整 车 动 力 强劲 ，实 现 零 排 放 ，续驶 里 程 长 ， 并保 持 了传祺轿 车宽 敞 的驾乘 空 间与行李 箱容 积 。２０１２年 ６月 ，笔 者所 在 单 位 在 原有 展 车 的基 础上进行 了设计改进 ，开展 了第 二代纯电传祺轿 车 的开 发工作 。
ＨＯＮＧ Ｊｉｎｇ，ＴＡＮ Ｍｅｎｇ， ＺＨＡＮＧ Ｘｉｏｎｇ （ＧｕａｎｇｚｈｏｕＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＧｒｏｕｐ．，Ｌｔｄ，ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６４０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ—ｗｈｅｅｌ ｍｏｔｏｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｂｒａｋｅ ｓｙｓｔｅｍｓ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｂｙ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ａｎｄ ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｐｏｗｅｒｅｄ ｂｙ ｉｎ—ｗｈｅｅｌ ｍｏｔｏｒｓ， ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎ－ｗｈｅｅｌ ｍｏｔｏｒ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ， ａｎｄ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｉｓｓｕｅｓ ｎｅｅｄｅｄ ｔｏ ｈｅ ｓｏｌｖｅｄ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ； ｉｎ—ｗｈｅｅｌ ｍｏｔｏｒ； ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｂｒａｋｅ
（２）采 用 轮 毂 电机 使 得 汽 车 整 体 结 构大 为 简 化 ，提 高 了车 内空 间 的利 用 率 ，在 不 影 响 乘员 乘 坐 空 间 的情 况 下 ，释放 更 多 的 空 间用 于 布 置 动力 电池 ，以增加 电动 汽 车 的续 驶 里程 ；
（３）安 装 轮 毂 电机 的各 驱 动 轮 的驱 动力 独 立
０引 言 当今 ，发展新能源产业和低碳经济有利于社
会 的可持续发展 ，传统汽车工业逐步 向电动汽车 产 业 转 型 势 在 必行 ，纯 电驱 动化 是 汽 车 的 未来 发 展 趋 势 。作 为 电动 汽 车 三大关 键 核 心 技 术 之 一 ， 驱 动 电机 技 术 及 其应 用 水 平 的 提升 ，将 在 电 动汽 车 的发展 过程 中发 挥重 要作 用” 。
电 的关键技术 问题 。
关键词 ：电动汽车 ；轮毂电机 ；机械制动
中图分类号 ：Ｕ４６９．７２
文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１００９—９４９２ｆ２０１３）０６—０１７５—０４
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎ－Ｗ ｈｅｅｌ Ｍ ｏｔｏｒｓ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９—９４９２．２０１３．０６．０４９
轮毂 电机在 电动汽车上 的应用研究
洪 兢 ，谭 梦 ，张 雄
（广 州汽车集 团股份有限公 司 汽 车工程研 究院， 广东广州 ５１０６４０）
摘要 ：介绍 了轮毂 电机 的结构 以及集 成机 械制动器的解决方案 。通过装载轮毂 电机 的电动 汽车 的开发 与试验工作 ，研究 了轮毂
纯 电传 祺 轿 车 所 采用 的轮 毂 电机 的驱 动 方式 为 外转 子直 接 驱 动 ，电机 定子 、转 子 以及 逆 变器 集 成 为 一 体 ， 由 ８个 逻辑 上 的子 电机 组 成 ，使 用 共 同 的转 子 ，并 通 过算 法 实 现 各 子 电机 的独 立 、 协 同控 制 。这 种 “分 布式 ” 的结 构 可 降低 对 每 个 子 电机 的 功 率要 求 ，因此 可 以 采用 小 体 积 、低 成 本 的功 率 电子器 件 ，使得 整 个 电 机可 以集 成得 非 常 紧凑 ；而通 过 对 ８个 子 电机 进 行 合理 的 协 同控 制 ，可 将 各 子 电机 输 出 的功 率 、扭 矩 进 行 叠 加 ， 实 现 整个 电机 强 劲 的驱 动 力 ；同 时 ，若 其 中 １个 子 电机发 生 故 障 ，其 他 的电机 仍 可 以继 续 正 常 工 作 ，而 不会导 致 汽车直 接抛 锚 。