新能源电动汽车用轮毂电机技术思考

新能源电动汽车用轮毂电机技术思考

周厚桥

江苏金彭车业有限公司江苏221000

摘要：结合实际，对新能源电动汽车用轮毂电机技术进行分析，首先探讨电动汽车驱动方式比较，其次对轮毂电机驱动方式的经济性进行比较，最后总结了新能源电动汽车用轮毂电机技术要点，希望分析后能给相关人员提供参考。

关键词：新能源；电动汽；车用轮毂；电机技术

0前言

随着社会的高速发展与社会的进步，煤炭、石油、天然气等能源的逐渐应用，其资源产量的逐渐下降，所排放出的废气却非常多，给环境造成了巨大的影响，比如光化学污染、酸雨、臭氧层破坏等问题日益严重，严重的威胁了人们的身体健康。当前的人们对于环境问题的重视程度比较高，在全社会中都逐步的实施产业结构调整，低碳、绿化的生产方式逐渐被提倡，这也符合了节能环保工作的需要，同时也是实现可持续发展的重要举措。

1电动汽车驱动方式比较

1.1传统内燃机汽车驱动模式

传统内燃机的驱动形式中，是通过内燃机产生动力进行车辆的驱动，发动机所产生机械动能来驱动车轮运动，其整个机械结构构造比较大、质量较大、噪声非常大、组成部分复杂、维修比较困难、空间较为紧张，最为关键的就是需要使用石油等资源来进行驱动，这是传统汽车驱动方式的主要缺陷。

1.2新能源电动汽车驱动模式

新能源电动汽车在驱动中主要采用的是集中电机驱动、轮边驱动以及轮毂驱动等基本的形式。集中电机驱动的方式与传统汽车的驱动方式并不存在明显的差异，只是将传统汽车中的发动机转换成为电动机来进行车辆的驱动。这种驱动形式的整体改变较小，技术方面改造也比较容易，所存在的缺陷也比较明显，就是传递效率无法提升，电能消耗量巨大。而当前的动力电池技术却相对比较差，容量也比较小，续航里程比较短，这些限制了整个行业无法实现快速的发展。

轮边电机是当前主要应用的驱动形式，此时可以将电动机直接与减速器连接起来安装在车轮的内部结构中，技术方面比较简单，可以减少缩减传动结构，减少车身重量、提升工作效率。

轮毂电机的主要结构就是将集成动力系统、传动系统以及制动系统全部安装在汽车轮毂结构中，减少了到车轮中传输的动力结构，也就是离合器、变速器等等结构，系统结构实现了更加的简化，可以大大提升传动效率，避免电池过度的消耗，乘用空间也能够大幅提升，所以给未来发展带来了巨大的契机。同时，该电机结构形式可以更好的进行汽车结构布置，还能够更好合理的进行系统控制，只是通过电动机的控制就能够完成启动、加减速等操作，还能够利用计算机进行有效的控制，可以更好的实现汽车性能的提升，整体的操作更加的平顺。但是轮毂电机的运行环境比较恶劣，制动过程中也会产生高温的状况，且雨水的存在也能够导致潮湿、震动等方面，所以对于电机质量要求比较高。

2轮毂电机驱动方式

轮毂电机的驱动方式主要就分为减速式与直接驱动的方式。减速轮毂电机的主要的组成形式就是内转子形式，可以通过系统结构来实现达到行星齿轮等来进行减速，在轮毂电机在高速旋转的过程中来达到减速增矩的需要，为了可以给汽车提供持续、稳定的动力，其技术优势非常的明显，工作效率也比较高，且结构比较小，不会占用较大的空间，特别是在低速运行的过程中，可以更好的实现转矩的稳定输出。但是机械齿轮在高速运行的过程中，会造成结构部分的大力磨损，就会导致工作效率比较低，故障率比较高，运行的噪声也比较大。

而轮毂电机直接驱动方式主要采用的是外转子结构形式，因为在设计中直接优化了机械结构部分，所以动态响应速度比较大，可以更好的提升工作效率。较之减速式结构形式，直接驱动的轮毂电机结构尺寸比较大，但是其故障发生率比较低，可以在日常运行中实现维护、保养更加便捷，但是机械设计中所存在的缺陷问题，整体设计成本比较高，具体的两种电动机优缺点详见下表1所示。

3轮毂电机技术特点

轮毂电机因为其具备独特的特性和功能，其主要具备如下的技术特点：恒转矩高转矩低转速、恒功率高转速低转矩，并且具备有可调范围比较大、转矩密度大以及工作效率比较高等优势，可以有效的实现制动与能量回馈。在实践中主要分为如下几种形式：

3.1直流电机

该电动机是最为基础与简单的轮毂电机的形式，因为长期的应用，所以其技术非常的成熟。直流电机在应用的过程中可以实现更加稳定的动力输出与电机控制，在应用电枢控制与弱磁控制中可以满足汽车稳定运行的需要，可以更好的获取稳定的转矩和较高的转速。但是所有的直流电动机全部存在的缺陷就是电刷实现换向，在应用中会造成极为严重的磨损问题，所以其使用寿命会比较低，维护成本非常高。

3.2异步电机

异步电机的成本相对来说比较低，且结构构造相对比较简单，还能够满足降噪与延长寿命的需要。但是也存在很多的缺陷和问题，最为严重的就是调速性较差，无法大道轮毂电机对于启动、制动等方面的要求。

3.3永磁电机

该形式的电机主要可以分为永磁无刷直流电机与永磁同步电机两个种类。前者主要就是在直流电机基础上进行永磁改进，采用电子换向系统来取代传统的组成结构，可以达到稳定转矩与高转速的输出，但是在使用的过程中容易存在严重磨损的问题，最终导致使用寿命的下降；而后者的主要区别就在于驱动波为正弦波，其系统控制结构更加的复杂。

3.4开关磁阻电机

开关磁阻电机是现代社会中发展而来的新型轮毂电机，其组成结构比较简单，可以更好的实现内部结构的控制，其主要具备调速范围较大、启动电流比较小等优点，并且电机工作效率也具备较高的优势，可以更好的汽车提供稳定的输出动力[2]。

4结束语

新能源汽车领域中的各种驱动方式中，轮毂电机是当前一种非常先进的主流驱动形式。轮毂电机存在着巨大的技术优势，一方面其并不具备传动电机的复杂组成结构，机械更加简化；另外一个方面就是可以更好的实现系统的控制，采用了电动控制的方法来提升工作效率，更好的实现系统的控制。未来的新能源汽车是主要的发展趋势，而轮毂电机是当前主要的电机驱动形式，还需要加强研发，以促进该行业的发展和进步。

参考文献：

[1]陈强，吴根忠，叶雷.永磁同步电机变负载自适应神经网络控制[J].新型工业化.2014（04）

[2]卢东斌，欧阳明高，谷靖，李建秋.电动汽车永磁无刷轮毂电机磁场定向控制[J].电机与控制学报.2012（11）

[3]刘金峰，张学义，扈建龙.电动汽车驱动电机发展展望[J].农业装备与车辆工程.2012（10）

[4]李周清.外转子永磁轮毂电机的设计研究[J].机电工程技术.2012（03）

[5]董瑞青.新能源汽车发展战略研究[J].新型工业化.2011（01）