輪轂電機技術在新能源汽車上的應用分析

牙舉鋒

摘 要：在當前科學技術的發展下，機械制造技術也得到了一定的發展，促使輪轂電機技術逐漸成熟，將其應用在新能源汽車中，可以有效提高電動汽車的行駛里程，且在當前電動汽車領域不斷發展的基礎上，也加強了對輪轂電機技術的關注力度。在當前環保型，節約型社會的大力建設下，能源汽車會成為未來汽車行業的主要發展趨勢，對此人們需要科學選擇關鍵部位，科學應用輪轂電機技術，以此發揮電機的自動化優勢，有效滿足汽車行業的發展趨勢。對此，本文主要淺談輪轂電機技術在新能源汽車上的應用分析，具體闡述了輪轂電機技術的概述和優點，后提出了常見的問題，最后提出了具體的應用。

關鍵詞：輪轂電機 驅動系統 新能源汽車 應用分析

Application Analysis of In-wheel Motor Technology in New Energy Vehicles

Ya Jufeng

Abstract：Under the development of current science and technology， machinery manufacturing technology has also been developed to a certain extent， which has promoted the gradual maturity of hub motor technology， and its application in new energy vehicles can effectively improve the mileage of electric vehicles. On the basis of the continuous development of the current field of electric vehicles， it has also strengthened the attention to hub motor technology. Under the current vigorous construction of environmentally friendly and energy-saving society， energy vehicles will become the main development trend of the automotive industry in the future， for which people need to scientifically select key parts and scientifically apply hub motor technology， so as to give full play to the automation advantages of motors and effectively meet the development trend of the automotive industry. In this regard， this paper mainly talks about the application analysis of hub motor technology in new energy vehicles， specifically expounds the overview and advantages of hub motor technology， then puts forward common problems， and finally puts forward specific applications.

Key words：hub motor， drive system， new energy vehicle， application analysis

1 引言

隨著我國汽車工業的不斷發展，能源短缺，環境污染問題逐漸成為影響汽車產業發展的主要因素，當前，世界各國汽車企業，政府都在積極探索一種新的汽車生產技術，大力開發新能源汽車，并推進其產業化發展，以此明確技術發展路線。當前，新能源汽車主要是一種插電式混合動力汽車、純電動車、燃料電池車等，在當前，電池、電機、電控等三大技術是能源汽車的核心技術，也是未來新能源汽車產業、零售業、科研院校研究的主要方向。對于傳統的汽車而言，最為關鍵的構建式發動機，發動機是汽車的心臟，對此，在未來也需要以此為研發重心。需要大力研發新型的輪轂電機技術，將輪轂電機技術應用在新能源汽車領域中，有效發揮技術優勢，推動新能源汽車產業的不斷發展。

2 概念

因為輪轂電機技術的本身的優點，被認為是新能源汽車驅動系統最佳解決方案，其可以將驅動、傳動和制動裝置都整合到輪轂內，可以不需要安裝離合器、變速器、傳動軸、差速器、分動器等傳動部件。其作為新一代汽車電機技術，便捷，將其應用在汽車領域中可以改變汽車零部件產業格局，雖然輪轂電機技術在全球范圍內應用較早，但在國內還不成熟。我國一些電動汽車企業都是走中央電機驅動的路線，該技術是從傳統汽車轉變過來的，絕大部分車的底盤還是傳統車的底盤，沒有按照純電動汽車的特點來開發，對此其也有一定的缺陷。當前關于輪轂電機技術在新能源汽車上的應用還沒有廣泛推行，對于技術的應用還存在一定的分歧，對于優勢來說技術已經可以達到產業化水平；對于缺點來說輪轂電機技術瓶頸很難突破，短期內不宜大規模推廣。

3 輪轂電機的優點

3.1 高效率

輪轂電機傳動系統結構簡單，可有效提高傳動效率，通過直接驅動車輪，可以對傳統的傳遞路徑進行改善，節省能量，減少損失，通過效率提升增加續航里程，但是因為輪轂電機本身較重，對于整車結構來說還有一定的弊端。

3.2 空間布置

因此在未來，人們需要對輪轂電機，電池進行輕型化設計，有效滿足要求，電機可以通過高度集成化處理，減少傳動結構的中間環節，可以節省前艙布置空間，有效將四驅車輛后排座椅凸起，為乘客乘坐提供舒適性，不需要再設置變速箱。

3.3 降低成本

由于節省了復雜的傳動機構，機構更簡單，零件更少，整車成本會下降。但是目前由于輪轂電機產業化還遠遠不夠，而且技術被少數公司壟斷，輪轂電機成本還居高不下。不過隨著輪轂電機前景被各大車企看好，一步步實現產業化，這部分優勢會逐漸體現出來。

3.4 模塊化處理

因為輪轂電機本身的高度集成，可以從輪轂電機本身的理論出發，優化車輪設計，通過模塊化處理，可以減少重復開發的問題，縮短新車型的開發時間，降低開發成本。

3.5 便于控制

可以提高控制效率，因為電機直接驅動車輪運行，可以直接通過一個電機控制器對車輪進行控制，確保車輪轉速和扭矩精度都符合要求，一般情況下，對于車輛左右輪轉速可以有效進行反方向的控制，調整插動轉向，縮小車輛的轉向半徑，可以確保車輛實現原地轉向，減少對輪胎的磨損。對于四輪輪轂電機的車輛也可以提高制動能量回收率，現有的輪機輪轂電機扭矩也需要進行調整，確保其滿足制動要求，根據此要求調整電池組的充電功率。

4 輪轂電機技術在新能源汽車應用中的常見問題

4.1 電機過熱退磁問題

在當前輪轂電機技術應用時常常會出現輪轂電機材料退磁問題，因為車輪本身長期處于大負荷低速爬長坡狀態下，電機本身也處于空間狹小的車輪內，容易因為內外溫度便出現冷卻不足導致電機過熱的現象，且電機本身的制動也會導致電機發熱。有專家發現過熱會導致電機材料退磁，直接影響整車性能。在汽車制動時，制動器會產生熱量，熱量直接傳到電機上，對于這種材料本身的過熱退磁問題在當前還沒有可靠的技術方法來解決，在一系列實驗探索下，有人提出通過性能良好的冷卻系統來散熱熱量，有效規避電機材料退磁現象的發生。在當前人們已經設計了前水冷系統，通過水冷來冷卻定子，轉子可以由風來冷卻，因為電機本身的主要熱量來自制動器，汽車在制動過程中產生的熱量會對電機有附加影響。對于這種問題的解決需要對熱量進行阻隔，以此減輕電機熱負荷。

但是當前一些廠家在制作輪轂電機時只單一制作發電機，沒有從輪轂本身的結構進行分析，一般情況下，人們可以將輪轂做成風扇結構來強化冷卻效果，將輪轂和電機進行綜合設計，可以冷卻效果。在具體設計時還需要考慮制冷效果，不影響電機本身使用效率的基礎上需要進行散熱分析，采用水冷的方法進行散熱，以此科學設置冷卻水路，以此滿足電機具體使用需求。在具體解決該問題時可以從輪轂電機領域本身的應用情況進行分析，因為電機永磁體溫度上升到一定程度后就會產生的退磁現象，對此人們可以通過控制溫度來解決該問題。人們可以在剎車盤中設置硅鋼片，以此對汽車制動時摩擦產生的熱量進行隔熱處理，對于電機定子使用冷卻水實現降溫處理，以此確保電機材料的溫度得以控制，為了提高效率，人們可以通過有限元測試來保證效果。

4.2 質量增加問題

在當前新能源汽車產業中應用輪轂電機時也需要考慮如何實現輪轂電機的產業化、一體化，但是在當前產業繪畫發展中還存在彈簧質量下降的問題，該問題是影響輪轂電機發展的核心問題，對于傳統的汽車來說，如果使用一些輕型的鋁合金材料來作為懸掛式的部件可以有效降低彈簧質量，提升懸掛響應速度。但是輪轂及本身提高彈簧質量，導致輪轂轉動慣量增加，會影響車輛的正常控制，這主要是因為現有的輪轂電機成熟不成熟的問題，在新能源汽車應用中有一定的弊端。對新能源汽車而言，簧下質量會影響汽車本身的性能，主要是因為驅動系統是一種懸架結構，輪轂電機的存在會導致懸下重量增加，對汽車的平順性產生影響。將輪轂電機應用在新能源汽車中會影響車輛的正常運行，對此人們需要對懸架結構進行設計改進，但是懸架的變化就相當于整車全新一代的車型開發，難度較大。但是也有一些人認為簧下質量雖然會影響整車性能，但是相比傳動燃油車，電動汽車的簧上質量也在增加，比如電池重量，如果從該角度來分析，對于車的性能影響就不會特別明顯。在未來汽車技術的發展下，新能源汽車也會影響輕型化的方向發展，且輪轂電機技術也會發生較大的變化，也會向著輕型的方向發展，對此人們需要加強簧上和簧下的質量控制，以此減少對整車質量的影響。

4.3 產業化條件不足問題

在當使用輪轂電機時除了電極材料過熱退磁和簧下質量增加問題外，輪轂電機能否與整車如何有效集成以及電機的一致性、耐久性差的問題也是影響輪轂電機驅動汽車的產業化發展的核心問題。通過測試發現，輪轂電機對一些新能源汽車的應用有一定的條件限制，在具體應用時不能只考慮輪轂電機本身的特點，也需要從整車角度出發來分析輪轂電機在產業化應用的優勢和不足。從整車的角度來看，想要有效推動新能源汽車的產業化發展，輪轂電機在未來應用時還無法推進產業化，在集成方面，人們在具體搭配輪轂電機時，在進行整車設計時需要根據懸架參數來匹配，在此過程中沒有顯著的技術難題。但是在將燃油車改成電動汽車時，因為簧上質量增加，懸架的變化調整，在具體應用輪轂電機時，懸下質量加重也需要根據要求及時調整。想要有效實現該目標，就需要輪轂電機開發商和車廠協調配合進行，以此發揮其優勢和長處，但是從本質上來看，還存在一些無法解決的技術性難題，無法實現規模化的商業應用，難以實現產業化發展。雖然國外一些新能源整車制作廠已經應用輪轂電機實現汽車驅動，但是只停留在測試階段，也沒有大規模推廣和應用。還有一部分整車廠拒絕采用輪轂電機。對此，人們汽車廠需要根據自身的實際情況和技術條件做好評估和分析，不斷進行測試和探索。

5 輪轂電機技術在新能源汽車上的應用

5.1 輪轂電機的布置

在進行輪轂電機的布置時，需要設置集中電機驅動和輪轂電機驅動系統，采用電機驅動的方式來布置電動汽車。在此過程中，具體包括電力電子裝置，變速器，傳動軸，差速器，車轎等構件，整個布置流程繁瑣，結構復雜、成本高。對此，人們需要綜合分析，當前主要采用的是輪轂電機驅動方式形式的電動汽車，在電機系統中，主要以電力電子裝置為核心，以此有效實現電機本體的集成化處理。將電機直接安裝在輪轂上后，通過模塊化設計、集成化處理，有效實現目標，不需要直接使用其他的傳動部件，促使整個結構簡單，零部件數量少，成本低，集成效果顯著，有效發揮車輛的空間利用作用，提高傳動效率。

5.2 輪轂電機的特性分析

輪轂電機技術不同于傳統的集中電機驅動裝置，其優勢顯著，具體的特性主要表現在以下幾個方面：

第一，采用輪轂電機驅動，可以直接將傳統的動力傳動硬件改造成為一種軟連接式的結構形式，不需要再次安裝傳統汽車需要的離合器、變速器、機械操縱換擋式裝置、傳動軸、機械差速器等，可以優化汽車結構。拓寬車輛內部空間，提高空間利用率，優化整車布置，優化車身整體造型，有效滿足車輛行駛的要求。

第二，采用輪轂電機驅動，可有效提高電動輪的驅動力，通過直接動力控制，確保其更加便捷靈活，因為驅動輪兩側沒有剛性連接軸，不需要安裝機械差速器，確保汽車在轉彎的過程中，可以通過兩側的驅動輪有效實現轉速，縮減轉速差距，有效縮減車輛的轉彎半徑。在特殊情況下可以在原地轉向，其可以有效應用，在車輛、特殊車輛中發揮距離的作用價值，促使各個電動輪之間靈活、自由的配合，協調，避免了各種摩擦、損耗情況的發生，以此提高傳動效率。

第三，可以促使電動輪電氣制動更加靈活，機電復合制動更加便捷，各個電動輪運行更加流暢，有效滿足基本要求。

第四，對于純電動、燃料電池、新型的電動車等不同電力驅動形式的新能源汽車都可以采用輪轂電機驅動方式，通過優化設計可以最大限度地釋放制動能量，可以制作出輪轂電機驅動式的車型，有效提高電動機的功率密度，以此滿足人們的出行需求，確保設計方案科學、合理、可靠。但是輪轂電機驅動方式也存在一些缺陷和不足，在這種結構形式下，可以對避震彈簧質量產生影響，因為輪轂自身的轉動慣性對密封性要求較高。此外，在具體設計時也需要綜合分析輪轂，電動機本身的散熱防水問題，當前輪轂電機一些核心。元件器件，比如大功率集成模塊、兒控制器等都需要從外國進口，成本較高。相比于我國的電動汽車技術現狀還無法滿足其要求，在產業化發展的過程中也會受到較大的影響，這次在未來還需要不斷研發改進。

6 結語

將輪轂電機技術應用在新能源汽車中，可以更好地實現輪轂電機驅動，有效改變傳統驅動形式的不足。通過一種新的驅動形式，可以破除集中電機驅動存在的弊端，不需要設置復雜的機械傳動系統，通過輪機驅動系統確保各個構件原件。控制更加便捷，更加協調，布置更加靈活多變，優勢顯著，企業可以有效滿足新能源汽車產業未來發展需求，明確其方向。在未來我國科學技術的進一步發展下，可以促使輪轂電機驅動技術體系更加成熟。

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