發布日期：2022-04-17 點擊率：33
前文《一文讀懂國內外輪轂電機研究結果》中總結了這些年出現過的輪轂電機，但是大多是概念居多，真正商業化使用的比較少，輪轂電機驅動的難點究竟在什么地方呢？又會從哪個領域最先突破呢？本文將結合上文提到的廣汽傳祺的輪轂電機結構做一個分析，錯漏之處請大牛指正。
輪轂電機驅動系統可以靈活地布置于各類電動車輛的車輪中，直接驅動輪轂旋轉。與內燃機、單電機等傳統集中驅動方式相比,其在動力配置、傳動結構 、操控性能、能源利用等方面的技術優勢和特點極為明顯，主要表現為：
動力控制由硬連接改為軟連接，能通過電子控制器，實現各輪轂從零到最大速度之間的無級變速和輪轂間的差速要求。省卻了傳統的機械換檔、離合器、變速器、傳動軸和機械差速器等裝置，使得驅動系統和整車結構簡約歸一，可利用空間增大，傳動效率提高(理論值為10%)。
整車布局和車身造型設計的自由度大大增加。以汽車為例，將底架的承載功能與傳動功能分離后，橋架結構大為簡化，更容易實現相同底盤不同車身造型的產品多樣化和系列化，縮短新車開發周期，降低開發成本。
各輪轂扭矩獨立可控，響應快捷，正反轉靈活，瞬時動力性能更為優越，顯著提高了適應惡劣路面條件的行駛能力。
容易實現輪轂的電氣制動、機電復合制動和制動過程中的能量回饋，還能對整車能源的高效利用實施最優化控制與管理，有效節約能源。
對輪轂電機驅動的電動汽車，若進一步導入四輪轉向技術(4WS)，減小轉向半徑，還可能實現零半徑轉向。
輪轂電機外形基本一致,大都為扁平型，但電機類型、結構形式、驅動方式差別較大，分類如下。
按電機類型分類：目前應用于電動輪轂的電機主要有四大類，即永磁電機(PM)、異步電機(IM)、開關磁阻電機(SRM)和橫向磁通電機(TFM)。這其中，永磁電機的應用最為普遍，而橫向磁通電機則是一類極具競爭力的低速大扭矩新型電機。
按結構形式分類：從主磁通行經路徑看，它囊括了徑向磁場(radial )、軸向磁場(axial )、橫向磁通(transverse)全部三種基本形式。從運動方式看，亦有內轉子、外轉子和雙轉子之分。其中，雙轉子結構最有新意。內轉子主動，外轉子從動，二者通過一組行星齒輪傳遞動力，實現反向旋轉，使磁場切割導體的速度為內、外轉子速度之和。顯然，這種速度迭加以及機械聯動的巧妙組合，既給電機設計帶來了張馳空間，又起到了緩釋負載擾動、平抑沖擊負荷、有效保護電池的作用。
按驅動方式分類：直接驅動時，電機多采用外轉子結構，即轉子直接帶動輪轂旋轉，因而轉速較低。與此相對應，間接驅動時，電機則多為內轉子結構，轉速較高，通過行星輪加齒環機構實現減速，帶動輪轂旋轉,因而也稱之為減速驅動。
按旋轉速度分類：輪轂電機還有高速和低速之分，但對應的轉速范圍并沒有明確的界定，視應用對象不同而不同。通常，僅當驅動方式確定之后，高、低速范圍的界定才具有相對準確的含義，即直接驅動一般對應于低速電機(體積大，耗材多，功率密度小，噪聲低)，而間接驅動則多對應于高速電機(體積小,耗材少，功率密度大，噪聲高)。
純電傳祺轎車所采用的輪轂電機的驅動方式為外轉子直接驅動，電機定子、轉子以及逆變器集成為一體，由8個邏輯上的子電機組成，使用共同的轉子，并通過算法實現各子電機的獨立、協同控制。這種“分布式”的結構可降低對每個子電機的功率要求，因此可以采用小體積、低成本的功率電子器件，使得整個電機可以集成得非常緊湊；而通過對8個子電機進行合理的協同控制，可將各子電機輸出的功率、扭矩進行疊加，實現整個電機強勁的驅動力；同時，若其中1個子電機發生故障，其他的電機仍可以繼續正常丁作，而不會導致汽車直接拋錨。
該輪轂電機的結構如下圖所示，由轉子、軸承、定子、功率與控制電子模塊以及密封背板等部分組成。
那么影響輪轂電機商業化應用的技術難點究竟有那些呢？主要有以下幾點：
電子差速控制技術
由于輪轂電機驅動的電動汽車取消了傳統汽車的機械傳動部分,所以無法采用機械差速器對輪轂電機驅動的電動汽車進行差速控制，雖然現在出現了電子差速器，但是當車速超過一定值時，車輛就會出現明顯的方向失穩現象。目前,國內外己初步積累了這方面的專有技術。
智能化能量管理系統
通俗地講，這就是一個1+1等不等于2的問題。人們的期望值無疑是2(代數和),但實際效果只能是小于、充其量接近于2(矢量和)。綜合考慮車輛方方面面的動力和能源需求，這就構成了有限車載能源和動力的最優化調度與管理問題/或稱之為智能化能量管理系統。它既是一個系統工程的最優化技術解決方案，難度非常大，可以從各輪轂電機能量的合理分配與管理做起，并可以包括能量回饋方面的考慮。
輪轂電機非簧載質量的減少
由于輪轂電機驅動電動汽車需要把驅動電機、減速機構、制動器都集中在車輪內，故如果不采取有效措施，必然會引起汽車非簧載質量的增加，增大輪轂電機驅動電動汽車垂直方向的振動幅度，影響輪胎的附著性能，不利于汽車的控制，同時也會降低汽車的平順性和舒適性。同時，電機放置在車輪內，電機將會承受來自路面的很大的沖擊載荷。因此，研究輪轂電機非簧載質量的減少方法能夠指導電動輪設計、結構改進及理論分析，具有重要的意義。
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