摘 要：在新能源汽车的电动驱动系统中，运用了轮毂电机驱动技术，这一技术应用对其起到了重要的推动作用。该文对轮毂电机驱动技术的国内外研究现状进行了简要的分析与阐述，进而对轮毂电机驱动技术的未来发展趋势进行了展望与预测。
关键词：轮毂电机；永磁同步电机；驱动系统
中图分类号：TM384 文献标志码：A
1 轮毂电机驱动技术的研究现状分析
在20世纪50年代初期，在美国进行了一项创造性的实践探索与研究，不仅将车轮轮毂内置入了驱动电机和传动装置，而且还将制动系统也装入其中，这就是现如今我们所见到的轮毂电机最初造型结构，后来经过不断改进，20世纪60年代末，这种轮毂电机被首次用在了大型矿用自卸车上，使其初次具有了实用性应用效果。而在之后的几十年当中，轮毂电机始终被应用
于电动汽车领域，而其首次被应用于电动自行车上，则是在我国制造并实现的，这就是在1990年，最先由清华大学研制开发的半轴结构式高速有刷轮毂电机，与此同时，还将这种轮毂电机应用到了电动自行车上，以此来为电动自行车提供了完整的驱动系统。在此之后，还有无数的专家学者也对该项技术展开了更深层次的探究。尤其在进入20世纪90年代后，在轮毂电机为电动自行车提供驱动技术之时，其结构主要是内转子结构，而随着技术的不断更新与成熟应用，逐渐有了外转子结构的轮毂电机，而且这一技术已经成为当前的主流应用技术。这种轮毂电机最大的优点，就是结构简单、性能稳定，而且具有较为宽泛的调速范围，同时还没有过多的噪声产生，运行效率也极高。但它也存在一定的缺陷，那就是转速较低，且过载能力较差，同时针对电磁设计也具有相当高的标准要求。随着我国的电动自行车越来越多地使用直流有刷轮毂电机，而越来越少地使用交流异步轮毂电机，直至2000年以后，人们研发出了直流无刷轮毂电机，进而在2004年，随着相关技术取得重大突破，直流无刷低速轮毂电机成了主流。逐步发展到近些年，在永磁材料和控制技術都取得了巨大进步的同时，永磁同步电机和开关磁阻电机等类型的轮毂电机问世。综合上述分析可知，无论是车身结构的不断改良，还是控制器和蓄电池技术的不断发展，都使电动自行车行业的产业发展获得了强大推动力，而轮毂电机技术作为以上技术的基础，同时也是最关键的一项技术，也不断扩
大发展。现阶段，轮毂电机的主要形式仍以直流有刷以及直流无刷为主，这2种电机结构不仅复杂，而且稳定性并不高，同时运行效率也无法令人满意，使车辆的性能无法得到显著提升；虽然永磁同步电机以及开关磁阻电机的各项性能都比较好，但因其在电动自行车领域的应用仍处在一个实验阶段，还有很多问题需要继续改进。综合上述内容，对轮毂电机研究的关键点总结如下：1）轮毂电机本体设计；2）电磁方案设计；3）过载能力；4）永磁材料；5）电机效率。
2 轮毂电机驱动技术的发展趋势
2.1 轻量化
轮毂驱动式电动汽车的系统结构组成为轮毂电机和制动机以及轮毂和传动等，通过尺寸优化和结构优化以及采用新型材料等方式达到系统结构的轻量化。轮毂电机则是借助功率密度的提高以及对电机结构的优化来实现轻量化。
2.2 一体化
基于能够让轮毂电机更好地应用于电动汽车，不仅需要对电动汽车底盘加以适当改造，
而且还要对整个车的车悬架结构和相关参数进行改良，由此进一步实现轮毂电机和悬架的集成，并将簧载质量与非簧载质量调整到适当比例，制造出与轮毂电机适配的汽车底盘。研究如何使车轮和轮毂电机以及相关关键部件实现一体化，将是未来技术研究的重点。
2.3 轮毂电机冷却技术
电动汽车需要在不同的工况下工作，而轮毂电机在车轮当中很容易因得不到充分的冷却而造成电机热量过高。在制动过程中制动器产生的大部分热量会传递至电机，造成电机温度升高，超过140℃永磁材料就会出现退磁现象，导致整车性能降低。因此，当前需要完善轮毂电机冷却系统，以避免退磁现象的发生。
2.4 永磁材料退磁抑制技术
未来的轮毂电机将会以永磁轮毂电机为主导，这是因为其能量密度较大。温度过高不仅会引起退磁现象，在高强度的运作过程中也会出现退磁现象，这是永磁材料的特性而引起的。因此，研发出耐冲击能力强且耐振动能力强的永磁材料将会是未来的一大重要研究课题。
2.5 转矩脉动抑制技术
由于轮毂电机在电磁和温度以及应力等共同作用下，会导致转矩脉动问题的产生，不仅需要及时地修正电机参数，而且还应将电机转矩波动尽可能地调至最低，同时全面提升电机性能。轮毂电机驱动技术在汽车领域逐渐得到广泛应用，因此，全面提高轮毂电机在不同工况下的性能将是未来的发展趋势。
2.6 电子差速控制技术
轮毂电机驱动式电动汽车较比传统的汽车少了机械传动的部分，因此在车辆行驶过程中，一旦超出了限定车速就会失去稳定性。现阶段，我国在电子差速控制技术方面的研究还处在初始阶段，未来必须攻克这项技术的难关，使其能够超越传统机械差速器。
2.7 无传感器控制技术
利用机械传感器也能够获取准确的轮毂电机转子的相关数据，然而这也使转子的转动惯量有了一定增加。同时，在条件恶劣的工况下工作时，还会使传感器的灵敏度变差，而且安装出现问题会造成换相误差，不仅如此，还会使系统的成本变得更高，给维修工作也会造成
很大的难度。因此，随着无传感控制技术的进步和发展，这项技术在未来将会得到广泛应用。
2.8 协调控制技术
汽车电机网 在汽车上，轮毂电机是在车身两侧对称安装的，这就需要两侧电机保持性能的一致，并且多个电机的转矩能实现同步协调控制，以保证车辆在行驶过程中的安全和稳定。不仅如此，在行驶过程中，轮毂电机的振动加速度比较大，所以，为了尽可能地使其使用寿命达到最高限值，需要提高其耐用性。
2.9 智能化
现阶段，智能网联汽车技术得到了很好的发展，这也将进一步带动新能源汽车对环境感知能力的智能化应用，而且还会促进控制算法的持续优化与完善。尤其在未来发展进程中，轮毂直驱式电动汽车还会逐步趋向于网联化与智能化发展，甚至会进入无人化发展阶段。轮毂电机驱动技术也将得到广泛应用。
2.10 低成本化
轮毂电机在新能源汽车中的应用，使人们对传统的汽车动力系统产生了颠覆性的认知，这是一种完全新型的驱动方式。经研究分析，轮毂电机使人们对驱动技术的未来发展产生了极大的希望，然而成本过高的问题目前还没有得到有效的解决，这使轮毂驱动技术的大规模应用难以得到实现。所以，如果能解决轮毂驱动技术的成本过高的问题，这项技术的市场应用前景将极为可观。
3 结语
轮毂电机驱动技术在汽车领域的应用，标志着新能源汽车在驱动系统方面的重要发展方向，能够为纯电动汽车产业贡献巨大的价值。然而这项技术还有一些关键性的问题未得到解决，而且我国在这项技术上的发展仍然很落后。在未来，想要实现该项技术的商业化应用，就必须针对技术难题逐一攻克，这样才能迎来广阔的市场应用前景。
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