牙舉鋒

摘 要：在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的發(fā)展下，機(jī)械制造技術(shù)也得到了一定的發(fā)展，促使輪轂電機(jī)技術(shù)逐漸成熟，將其應(yīng)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(dāng)前電動汽車領(lǐng)域不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上，也加強(qiáng)了對輪轂電機(jī)技術(shù)的關(guān)注力度。在當(dāng)前環(huán)保型，節(jié)約型社會的大力建設(shè)下，能源汽車會成為未來汽車行業(yè)的主要發(fā)展趨勢，對此人們需要科學(xué)選擇關(guān)鍵部位，科學(xué)應(yīng)用輪轂電機(jī)技術(shù)，以此發(fā)揮電機(jī)的自動化優(yōu)勢，有效滿足汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢。對此，本文主要淺談輪轂電機(jī)技術(shù)在新能源汽車上的應(yīng)用分析，具體闡述了輪轂電機(jī)技術(shù)的概述和優(yōu)點，后提出了常見的問題，最后提出了具體的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：輪轂電機(jī) 驅(qū)動系統(tǒng) 新能源汽車 應(yīng)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(yè)的不斷發(fā)展，能源短缺，環(huán)境污染問題逐漸成為影響汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素，當(dāng)前，世界各國汽車企業(yè)，政府都在積極探索一種新的汽車生產(chǎn)技術(shù)，大力開發(fā)新能源汽車，并推進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，以此明確技術(shù)發(fā)展路線。當(dāng)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(dāng)前，電池、電機(jī)、電控等三大技術(shù)是能源汽車的核心技術(shù)，也是未來新能源汽車產(chǎn)業(yè)、零售業(yè)、科研院校研究的主要方向。對于傳統(tǒng)的汽車而言，最為關(guān)鍵的構(gòu)建式發(fā)動機(jī)，發(fā)動機(jī)是汽車的心臟，對此，在未來也需要以此為研發(fā)重心。需要大力研發(fā)新型的輪轂電機(jī)技術(shù)，將輪轂電機(jī)技術(shù)應(yīng)用在新能源汽車領(lǐng)域中，有效發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，推動新能源汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展。

2 概念

因為輪轂電機(jī)技術(shù)的本身的優(yōu)點，被認(rèn)為是新能源汽車驅(qū)動系統(tǒng)最佳解決方案，其可以將驅(qū)動、傳動和制動裝置都整合到輪轂內(nèi)，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(jī)技術(shù)，便捷，將其應(yīng)用在汽車領(lǐng)域中可以改變汽車零部件產(chǎn)業(yè)格局，雖然輪轂電機(jī)技術(shù)在全球范圍內(nèi)應(yīng)用較早，但在國內(nèi)還不成熟。我國一些電動汽車企業(yè)都是走中央電機(jī)驅(qū)動的路線，該技術(shù)是從傳統(tǒng)汽車轉(zhuǎn)變過來的，絕大部分車的底盤還是傳統(tǒng)車的底盤，沒有按照純電動汽車的特點來開發(fā)，對此其也有一定的缺陷。當(dāng)前關(guān)于輪轂電機(jī)技術(shù)在新能源汽車上的應(yīng)用還沒有廣泛推行，對于技術(shù)的應(yīng)用還存在一定的分歧，對于優(yōu)勢來說技術(shù)已經(jīng)可以達(dá)到產(chǎn)業(yè)化水平；對于缺點來說輪轂電機(jī)技術(shù)瓶頸很難突破，短期內(nèi)不宜大規(guī)模推廣。

3 輪轂電機(jī)的優(yōu)點

3.1 高效率

輪轂電機(jī)傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可有效提高傳動效率，通過直接驅(qū)動車輪，可以對傳統(tǒng)的傳遞路徑進(jìn)行改善，節(jié)省能量，減少損失，通過效率提升增加續(xù)航里程，但是因為輪轂電機(jī)本身較重，對于整車結(jié)構(gòu)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(jī)，電池進(jìn)行輕型化設(shè)計，有效滿足要求，電機(jī)可以通過高度集成化處理，減少傳動結(jié)構(gòu)的中間環(huán)節(jié)，可以節(jié)省前艙布置空間，有效將四驅(qū)車輛后排座椅凸起，為乘客乘坐提供舒適性，不需要再設(shè)置變速箱。

3.3 降低成本

由于節(jié)省了復(fù)雜的傳動機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)更簡單，零件更少，整車成本會下降。但是目前由于輪轂電機(jī)產(chǎn)業(yè)化還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，而且技術(shù)被少數(shù)公司壟斷，輪轂電機(jī)成本還居高不下。不過隨著輪轂電機(jī)前景被各大車企看好，一步步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，這部分優(yōu)勢會逐漸體現(xiàn)出來。

3.4 模塊化處理

因為輪轂電機(jī)本身的高度集成，可以從輪轂電機(jī)本身的理論出發(fā)，優(yōu)化車輪設(shè)計，通過模塊化處理，可以減少重復(fù)開發(fā)的問題，縮短新車型的開發(fā)時間，降低開發(fā)成本。

3.5 便于控制

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

4 輪轂電機(jī)技術(shù)在新能源汽車應(yīng)用中的常見問題

4.1 電機(jī)過熱退磁問題

在當(dāng)前輪轂電機(jī)技術(shù)應(yīng)用時常常會出現(xiàn)輪轂電機(jī)材料退磁問題，因為車輪本身長期處于大負(fù)荷低速爬長坡狀態(tài)下，電機(jī)本身也處于空間狹小的車輪內(nèi)，容易因為內(nèi)外溫度便出現(xiàn)冷卻不足導(dǎo)致電機(jī)過熱的現(xiàn)象，且電機(jī)本身的制動也會導(dǎo)致電機(jī)發(fā)熱。有專家發(fā)現(xiàn)過熱會導(dǎo)致電機(jī)材料退磁，直接影響整車性能。在汽車制動時，制動器會產(chǎn)生熱量，熱量直接傳到電機(jī)上，對于這種材料本身的過熱退磁問題在當(dāng)前還沒有可靠的技術(shù)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(tǒng)來散熱熱量，有效規(guī)避電機(jī)材料退磁現(xiàn)象的發(fā)生。在當(dāng)前人們已經(jīng)設(shè)計了前水冷系統(tǒng)，通過水冷來冷卻定子，轉(zhuǎn)子可以由風(fēng)來冷卻，因為電機(jī)本身的主要熱量來自制動器，汽車在制動過程中產(chǎn)生的熱量會對電機(jī)有附加影響。對于這種問題的解決需要對熱量進(jìn)行阻隔，以此減輕電機(jī)熱負(fù)荷。

但是當(dāng)前一些廠家在制作輪轂電機(jī)時只單一制作發(fā)電機(jī)，沒有從輪轂本身的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，一般情況下，人們可以將輪轂做成風(fēng)扇結(jié)構(gòu)來強(qiáng)化冷卻效果，將輪轂和電機(jī)進(jìn)行綜合設(shè)計，可以冷卻效果。在具體設(shè)計時還需要考慮制冷效果，不影響電機(jī)本身使用效率的基礎(chǔ)上需要進(jìn)行散熱分析，采用水冷的方法進(jìn)行散熱，以此科學(xué)設(shè)置冷卻水路，以此滿足電機(jī)具體使用需求。在具體解決該問題時可以從輪轂電機(jī)領(lǐng)域本身的應(yīng)用情況進(jìn)行分析，因為電機(jī)永磁體溫度上升到一定程度后就會產(chǎn)生的退磁現(xiàn)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(shè)置硅鋼片，以此對汽車制動時摩擦產(chǎn)生的熱量進(jìn)行隔熱處理，對于電機(jī)定子使用冷卻水實現(xiàn)降溫處理，以此確保電機(jī)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(zhì)量增加問題

在當(dāng)前新能源汽車產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用輪轂電機(jī)時也需要考慮如何實現(xiàn)輪轂電機(jī)的產(chǎn)業(yè)化、一體化，但是在當(dāng)前產(chǎn)業(yè)繪畫發(fā)展中還存在彈簧質(zhì)量下降的問題，該問題是影響輪轂電機(jī)發(fā)展的核心問題，對于傳統(tǒng)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(zhì)量，提升懸掛響應(yīng)速度。但是輪轂及本身提高彈簧質(zhì)量，導(dǎo)致輪轂轉(zhuǎn)動慣量增加，會影響車輛的正常控制，這主要是因為現(xiàn)有的輪轂電機(jī)成熟不成熟的問題，在新能源汽車應(yīng)用中有一定的弊端。對新能源汽車而言，簧下質(zhì)量會影響汽車本身的性能，主要是因為驅(qū)動系統(tǒng)是一種懸架結(jié)構(gòu)，輪轂電機(jī)的存在會導(dǎo)致懸下重量增加，對汽車的平順性產(chǎn)生影響。將輪轂電機(jī)應(yīng)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(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計改進(jìn)，但是懸架的變化就相當(dāng)于整車全新一代的車型開發(fā)，難度較大。但是也有一些人認(rèn)為簧下質(zhì)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(zhì)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(shù)的發(fā)展下，新能源汽車也會影響輕型化的方向發(fā)展，且輪轂電機(jī)技術(shù)也會發(fā)生較大的變化，也會向著輕型的方向發(fā)展，對此人們需要加強(qiáng)簧上和簧下的質(zhì)量控制，以此減少對整車質(zhì)量的影響。

4.3 產(chǎn)業(yè)化條件不足問題

在當(dāng)使用輪轂電機(jī)時除了電極材料過熱退磁和簧下質(zhì)量增加問題外，輪轂電機(jī)能否與整車如何有效集成以及電機(jī)的一致性、耐久性差的問題也是影響輪轂電機(jī)驅(qū)動汽車的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的核心問題。通過測試發(fā)現(xiàn)，輪轂電機(jī)對一些新能源汽車的應(yīng)用有一定的條件限制，在具體應(yīng)用時不能只考慮輪轂電機(jī)本身的特點，也需要從整車角度出發(fā)來分析輪轂電機(jī)在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的優(yōu)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(chǎn)業(yè)化發(fā)展，輪轂電機(jī)在未來應(yīng)用時還無法推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化，在集成方面，人們在具體搭配輪轂電機(jī)時，在進(jìn)行整車設(shè)計時需要根據(jù)懸架參數(shù)來匹配，在此過程中沒有顯著的技術(shù)難題。但是在將燃油車改成電動汽車時，因為簧上質(zhì)量增加，懸架的變化調(diào)整，在具體應(yīng)用輪轂電機(jī)時，懸下質(zhì)量加重也需要根據(jù)要求及時調(diào)整。想要有效實現(xiàn)該目標(biāo)，就需要輪轂電機(jī)開發(fā)商和車廠協(xié)調(diào)配合進(jìn)行，以此發(fā)揮其優(yōu)勢和長處，但是從本質(zhì)上來看，還存在一些無法解決的技術(shù)性難題，無法實現(xiàn)規(guī)?；纳虡I(yè)應(yīng)用，難以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。雖然國外一些新能源整車制作廠已經(jīng)應(yīng)用輪轂電機(jī)實現(xiàn)汽車驅(qū)動，但是只停留在測試階段，也沒有大規(guī)模推廣和應(yīng)用。還有一部分整車廠拒絕采用輪轂電機(jī)。對此，人們汽車廠需要根據(jù)自身的實際情況和技術(shù)條件做好評估和分析，不斷進(jìn)行測試和探索。

5 輪轂電機(jī)技術(shù)在新能源汽車上的應(yīng)用

5.1 輪轂電機(jī)的布置

在進(jìn)行輪轂電機(jī)的布置時，需要設(shè)置集中電機(jī)驅(qū)動和輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，采用電機(jī)驅(qū)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(gòu)件，整個布置流程繁瑣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。對此，人們需要綜合分析，當(dāng)前主要采用的是輪轂電機(jī)驅(qū)動方式形式的電動汽車，在電機(jī)系統(tǒng)中，主要以電力電子裝置為核心，以此有效實現(xiàn)電機(jī)本體的集成化處理。將電機(jī)直接安裝在輪轂上后，通過模塊化設(shè)計、集成化處理，有效實現(xiàn)目標(biāo)，不需要直接使用其他的傳動部件，促使整個結(jié)構(gòu)簡單，零部件數(shù)量少，成本低，集成效果顯著，有效發(fā)揮車輛的空間利用作用，提高傳動效率。

5.2 輪轂電機(jī)的特性分析

輪轂電機(jī)技術(shù)不同于傳統(tǒng)的集中電機(jī)驅(qū)動裝置，其優(yōu)勢顯著，具體的特性主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

第一，采用輪轂電機(jī)驅(qū)動，可以直接將傳統(tǒng)的動力傳動硬件改造成為一種軟連接式的結(jié)構(gòu)形式，不需要再次安裝傳統(tǒng)汽車需要的離合器、變速器、機(jī)械操縱換擋式裝置、傳動軸、機(jī)械差速器等，可以優(yōu)化汽車結(jié)構(gòu)。拓寬車輛內(nèi)部空間，提高空間利用率，優(yōu)化整車布置，優(yōu)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(jī)驅(qū)動，可有效提高電動輪的驅(qū)動力，通過直接動力控制，確保其更加便捷靈活，因為驅(qū)動輪兩側(cè)沒有剛性連接軸，不需要安裝機(jī)械差速器，確保汽車在轉(zhuǎn)彎的過程中，可以通過兩側(cè)的驅(qū)動輪有效實現(xiàn)轉(zhuǎn)速，縮減轉(zhuǎn)速差距，有效縮減車輛的轉(zhuǎn)彎半徑。在特殊情況下可以在原地轉(zhuǎn)向，其可以有效應(yīng)用，在車輛、特殊車輛中發(fā)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(xié)調(diào)，避免了各種摩擦、損耗情況的發(fā)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(jī)電復(fù)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(qū)動形式的新能源汽車都可以采用輪轂電機(jī)驅(qū)動方式，通過優(yōu)化設(shè)計可以最大限度地釋放制動能量，可以制作出輪轂電機(jī)驅(qū)動式的車型，有效提高電動機(jī)的功率密度，以此滿足人們的出行需求，確保設(shè)計方案科學(xué)、合理、可靠。但是輪轂電機(jī)驅(qū)動方式也存在一些缺陷和不足，在這種結(jié)構(gòu)形式下，可以對避震彈簧質(zhì)量產(chǎn)生影響，因為輪轂自身的轉(zhuǎn)動慣性對密封性要求較高。此外，在具體設(shè)計時也需要綜合分析輪轂，電動機(jī)本身的散熱防水問題，當(dāng)前輪轂電機(jī)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(jìn)口，成本較高。相比于我國的電動汽車技術(shù)現(xiàn)狀還無法滿足其要求，在產(chǎn)業(yè)化發(fā)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(fā)改進(jìn)。

6 結(jié)語

將輪轂電機(jī)技術(shù)應(yīng)用在新能源汽車中，可以更好地實現(xiàn)輪轂電機(jī)驅(qū)動，有效改變傳統(tǒng)驅(qū)動形式的不足。通過一種新的驅(qū)動形式，可以破除集中電機(jī)驅(qū)動存在的弊端，不需要設(shè)置復(fù)雜的機(jī)械傳動系統(tǒng)，通過輪機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)確保各個構(gòu)件原件?？刂聘颖憬?，更加協(xié)調(diào)，布置更加靈活多變，優(yōu)勢顯著，企業(yè)可以有效滿足新能源汽車產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展需求，明確其方向。在未來我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展下，可以促使輪轂電機(jī)驅(qū)動技術(shù)體系更加成熟。

參考文獻(xiàn)：

[1]逯玉沛，佘際宇.淺析新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對我國發(fā)展的啟示[J].汽車與駕駛維修（維修版）.2018（07）.

[2]楊軍，徐芙蓉，沈陳越，洪金濤.新能源電動汽車使用輪轂電機(jī)關(guān)鍵技術(shù)淺析[J].汽車與駕駛維修（維修版）.2018（01）.

[3]李剛，姬曉，徐春生，劉鵬.分布式驅(qū)動電動汽車個性化智能控制關(guān)鍵技術(shù)綜述[J].遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）.2019（06）.

[4]孔垂毅，代穎，羅建.電動汽車輪轂電機(jī)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].電機(jī)與控制應(yīng)用.2019（02）.

[5]廖文良，沈漢鑫，洪劍鋒，林再法，羅大慶，陳文薌.一種采用電壓控制輪轂電機(jī)驅(qū)動電動汽車的電子差速器[J].唐山師范學(xué)院學(xué)報.2020（06）.

[6]陳國迎，姚軍，王鵬，夏其坤.適用于后輪輪轂驅(qū)動車輛的穩(wěn)定性控制策略[J].吉林大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版）.2021（02）.