輪轂電機(jī)技術(shù)

輪轂電機(jī)技術(shù)簡(jiǎn)介

輪轂電機(jī)技術(shù)又稱車(chē)輪內(nèi)裝電機(jī)技術(shù)，它的最大特點(diǎn)就是將動(dòng)力、傳動(dòng)和制動(dòng)裝置都整合到輪轂內(nèi)，因此將電動(dòng)車(chē)輛的機(jī)械部分大大簡(jiǎn)化。輪轂電機(jī)技術(shù)并非新生事物，早在1900年，就已經(jīng)制造出了前輪裝備輪轂電機(jī)的電動(dòng)汽車(chē)，在20世紀(jì)70年代，這一技術(shù)在礦山運(yùn)輸車(chē)等領(lǐng)域得到應(yīng)用。而對(duì)于乘用車(chē)所用的輪轂電機(jī)，日系廠商對(duì)于此項(xiàng)技術(shù)研發(fā)開(kāi)展較早，目前處于領(lǐng)先地位，包括通用、豐田在內(nèi)的國(guó)際汽車(chē)巨頭也都對(duì)該技術(shù)有所涉足。

輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)子型式主要分成兩種結(jié)構(gòu)型式：內(nèi)轉(zhuǎn)子式和外轉(zhuǎn)子式。其中外轉(zhuǎn)子式采用低速外轉(zhuǎn)子電機(jī)，電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速在1000-1500r/min，無(wú)減速裝置，車(chē)輪的轉(zhuǎn)速與電機(jī)相同；而內(nèi)轉(zhuǎn)子式則采用高速內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，配備固定傳動(dòng)比的減速器，為獲得較高的功率密度，電機(jī)的轉(zhuǎn)速可高達(dá)10000r/min。隨著更為緊湊的行星齒輪減速器的出現(xiàn)，內(nèi)轉(zhuǎn)子式輪轂電機(jī)在功率密度方面比低速外轉(zhuǎn)子式更具競(jìng)爭(zhēng)力。

輪轂電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

省略大量傳動(dòng)部件，讓車(chē)輛結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單

對(duì)于傳統(tǒng)車(chē)輛來(lái)說(shuō)，離合器、變速器、傳動(dòng)軸、差速器乃至分動(dòng)器都是必不可少的，而這些部件不但重量不輕、讓車(chē)輛的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，同時(shí)也存在需要定期維護(hù)和故障率的問(wèn)題。但是輪轂電機(jī)就很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。除了結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單之外，采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛可以獲得更好的空間利用率，同時(shí)傳動(dòng)效率也要高出不少。

可實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)方式

由于輪轂電機(jī)具備單個(gè)車(chē)輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的特性，因此無(wú)論是前驅(qū)、后驅(qū)還是四驅(qū)形式，它都可以比較輕松地實(shí)現(xiàn)，全時(shí)四驅(qū)在輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛上實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常容易。同時(shí)輪轂電機(jī)可以通過(guò)左右車(chē)輪的不同轉(zhuǎn)速甚至反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)類(lèi)似履帶式車(chē)輛的差動(dòng)轉(zhuǎn)向，大大減小車(chē)輛的轉(zhuǎn)彎半徑，在特殊情況下幾乎可以實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向(不過(guò)此時(shí)對(duì)車(chē)輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和輪胎的磨損較大)，對(duì)于特種車(chē)輛很有價(jià)值。

便于采用多種新能源車(chē)技術(shù)

新能源車(chē)型不少都采用電驅(qū)動(dòng)，因此輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)也就派上了大用場(chǎng)。無(wú)論是純電動(dòng)還是燃料電池電動(dòng)車(chē)，抑或是增程電動(dòng)車(chē)，都可以用輪轂電機(jī)作為主要驅(qū)動(dòng)力；即便是對(duì)于混合動(dòng)力車(chē)型，也可以采用輪轂電機(jī)作為起步或者急加速時(shí)的助力，可謂是一機(jī)多用。同時(shí)，新能源車(chē)的很多技術(shù)，比如制動(dòng)能量回收(即再生制動(dòng))也可以很輕松地在輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)型上得以實(shí)現(xiàn)。

輪轂電機(jī)的缺點(diǎn)

增大簧下質(zhì)量和輪轂的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，對(duì)車(chē)輛的操控有所影響

對(duì)于普通民用車(chē)輛來(lái)說(shuō)，常常用一些相對(duì)輕質(zhì)的材料比如鋁合金來(lái)制作懸掛的部件，以減輕簧下質(zhì)量，提升懸掛的響應(yīng)速度?？墒禽嗇炿姍C(jī)恰好較大幅度地增大了簧下質(zhì)量，同時(shí)也增加了輪轂的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，這對(duì)于車(chē)輛的操控性能是不利的。不過(guò)考慮到電動(dòng)車(chē)型大多限于代步而非追求動(dòng)力性能，這一點(diǎn)尚不是最大缺陷。

電制動(dòng)性能有限，維持制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行需要消耗不少電能

現(xiàn)在的傳統(tǒng)動(dòng)力商用車(chē)已經(jīng)有不少裝備了利用渦流制動(dòng)原理(即電阻制動(dòng))的輔助減速設(shè)備，比如很多卡車(chē)所用的電動(dòng)緩速器。而由于能源的關(guān)系，電動(dòng)車(chē)采用電制動(dòng)也是首選，不過(guò)對(duì)于輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛，由于輪轂電機(jī)系統(tǒng)的電制動(dòng)容量較小，不能滿足整車(chē)制動(dòng)性能的要求，都需要附加機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)，但是對(duì)于普通電動(dòng)乘用車(chē)，沒(méi)有了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)的真空泵，就需要電動(dòng)真空泵來(lái)提供剎車(chē)助力，但也就意味了有著更大的能量消耗，即便是再生制動(dòng)能回收一些能量，如果要確保制動(dòng)系統(tǒng)的效能，制動(dòng)系統(tǒng)消耗的能量也是影響電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)航里程的重要因素之一。

此外，輪轂電機(jī)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(shí)在設(shè)計(jì)上也需要為輪轂電機(jī)單獨(dú)考慮散熱問(wèn)題。 

輪轂電機(jī)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

近年來(lái)，國(guó)外輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是以輪胎生產(chǎn)商或汽車(chē)零部件生產(chǎn)商為代表的研發(fā)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的集成化電動(dòng)系統(tǒng)；二是整車(chē)生產(chǎn)商與輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)生產(chǎn)商聯(lián)合開(kāi)發(fā)的電動(dòng)汽車(chē)。而在我國(guó)國(guó)內(nèi)對(duì)于輪轂電機(jī)的研究多集中于高校，產(chǎn)品均為電動(dòng)汽車(chē)，與此同時(shí)，自主品牌汽車(chē)廠商也紛紛推出了自己的輪轂電機(jī)技術(shù)產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)的汽車(chē)商雖然能夠生產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)，但是對(duì)于輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究尚不成熟，尤其是在高轉(zhuǎn)矩輪轂電機(jī)開(kāi)發(fā)方面，與國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品仍有一定差距，因此我國(guó)仍需加強(qiáng)對(duì)輪轂電機(jī)技術(shù)的研發(fā)投入，提高核心競(jìng)爭(zhēng)力，縮小差距，爭(zhēng)取達(dá)到世界先進(jìn)水平。