輪轂電機技術

　　新能源車現(xiàn)在已經成為汽車行業(yè)頗具前瞻性的領域，而新能源車型的驅動技術和傳統(tǒng)內燃機汽車有著不小的區(qū)別，而其中有一類驅動技術有著很大的發(fā)展前景，這就是輪轂電機技術。

　　注：輪轂嚴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。

　　輪轂電機技術簡介

　　輪轂電機技術又稱車輪內裝電機技術，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，因此將電動車輛的機械部分大大簡化。輪轂電機技術并非新生事物，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20世紀70年代，這一技術在礦山運輸車等領域得到應用。而對于乘用車所用的輪轂電機，日系廠商對于此項技術研發(fā)開展較早，目前處于領先地位，包括通用、豐田在內的國際汽車巨頭也都對該技術有所涉足。目前國內也有自主品牌汽車廠商開始研發(fā)此項技術，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。

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的驅動/懸掛系統(tǒng)結構圖

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噸的重型卡車設計的輪轂電機（內燃動力電傳動）

典型內轉子結構的輪轂電機驅動系統(tǒng)結構示意圖

　　輪轂電機驅動系統(tǒng)根據(jù)電機的轉子型式主要分成兩種結構型式：內轉子式和外轉子式。其中外轉子式采用低速外傳子電機，電機的最高轉速在1000-1500r/min，無減速裝置，車輪的轉速與電機相同；而內轉子式則采用高速內轉子電機，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)，內轉子式輪轂電機在功率密度方面比低速外轉子式更具競爭力。

　　輪轂電機的優(yōu)缺點

　　優(yōu)點1：省略大量傳動部件，讓車輛結構更簡單

類似上圖中這種傳統(tǒng)變速器在輪轂電機驅動的車輛上已經見不到了

傳統(tǒng)后驅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，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、讓車輛的結構更為復雜，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。除開結構更為簡單之外，采用輪轂電機驅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)多種復雜的驅動方式

　像AHED“先進混合電驅動”樣車這樣的8輪電驅動很輕松就能實現(xiàn)

　　由于輪轂電機具備單個車輪獨立驅動的特性，因此無論是前驅、后驅還是四驅形式，它都可以比較輕松地實現(xiàn)，全時四驅在輪轂電機驅動的車輛上實現(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速甚至反轉實現(xiàn)類似履帶式車輛的差動轉向，大大減小車輛的轉彎半徑，在特殊情況下幾乎可以實現(xiàn)原地轉向（不過此時對車輛轉向機構和輪胎的磨損較大），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

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動，因此輪轂電機驅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，比如制動能量回收（即再生制動）也可以很輕松地在輪轂電機驅動車型上得以實現(xiàn)。

　　缺點1：增大簧下質量和輪轂的轉動慣量，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的材料比如鋁合金來制作懸掛的部件，以減輕簧下質量，提升懸掛的響應速度?？墒禽嗇炿姍C恰好較大幅度地增大了簧下質量，同時也增加了輪轂的轉動慣量，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

商用車車橋的內置緩速器采用渦流制動原理，而輪轂電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）的輔助減速設備，比如很多卡車所用的電動緩速器。而由于能源的關系，電動車采用電制動也是首選，不過對于輪轂電機驅動的車輛，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續(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，同時在設計上也需要為輪轂電機單獨考慮散熱問題。

　　結語：

　　與電動機集中動力驅動相比，輪轂電機技術具備很大的優(yōu)勢，它布局更為靈活，不需要復雜的機械傳動系統(tǒng)，同時也有自己的顯著不足，比如密封和起步電流/扭矩間的平衡關系，以及轉向時驅動輪的差速問題等等，如果能在工程上解決這些難題，輪轂電機驅動技術將在未來的新能源車中擁有廣闊的前景。