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1、什么是轮毂电机？ 轮毂电机=车轮内装电机，最大优点，最理想布置结 构就是将驱动装置、传动装置和制动装置都整合到轮 毂内，将机械部分大为简化，传动效率高，便于布置。 最理想 的轮毂 电机 驱动 制动传动 20世纪70年代， 轮毂电机在矿山运输车、弹道 导弹发射车等领域得到应用 1900年， 轮毂电机直驱， 保时捷前驱电动汽车 轮毂电机种类 外转子外转子式式：低速电机，最高转速：1000- 1500r/min，无减速装置无减速装置，车轮的转速与电机 相同。 内转内转子式子式：高速电机，配备固定传动比固定传动比的减 速器，为获得较高的功率密度，最高转速： 10000r/min。转矩小、转速高，车用时
2、必须 配备减速器。内转子式轮毂电机+紧凑的行星 齿轮减速器，在功率密度功率密度方面比低速外转子式 更具竞争力。 项目内转子外转子 定子安装电机外壳电机主轴 转子安装电机主轴电机外壳 级数 最高转速 10,000rpm 扭矩 减速器 内转子内转子外外转子转子 外转子轮毂电机 商用车、乘用车皆可使用。转速低、转矩大，通 常不配备减速机构，采用直驱方案。但是由于结构特 性，注定了其体积较大体积较大，导致占用空间大、重量偏大重量偏大， 这是其最大问题。 优点：优点：无机械减速机构，减少传动链条，故障率低， 效率高。 缺点：缺点： 在起步、顶风或爬坡等需要承载大扭矩的工况下需大扭矩的工况下需 要大电流要
3、大电流，很容易损坏电池和永磁体损坏电池和永磁体，电机效率峰值效率峰值 区域小区域小，负载电流超过一定值后效率下降很快。 体积较大，功率密度较低体积较大，功率密度较低。无减速器时，大扭矩， 必须把转速降下来，即低速大扭矩。扭矩恒定时，功 率和转速成正比，功率密度无法提高，就导致体积大， 重量大。 外转子轮毂电机尽管体积大、重量大，但是由于结构相对简单、传动链条 少、效率高，已经有Protean等企业进入量产状态。 内转子轮毂电机 优点：优点：工作于高转速工况，具有较髙的比功率和效率， 而且体积小，质量轻，通过减速结构的增矩后，输出转 矩大，爬坡性能好，能保证汽车在低速运行时获得较大 的平稳转矩。
4、 缺点：缺点：润滑条件恶劣，会使行星齿轮减速结构的齿轮磨 损较快，使用寿命变短，不易散热，噪声比较大。 一般转矩小、转速高，需配备减速器方可驱动车轮。 内转子轮毂电机和 轮边电机结构区别：一个把电机藏在轮毂里，一个放在轮边。 相同之处：内转子电机+减速器 由于内转子轮毂电机需要集成减速器，对 于乘用车前轮来说，狭小的空间内需要布 置电机、减速器、制动器、转向系统等等， 故内转子轮毂电机较少见于乘用车应用。 内转子+减速器方案理论上 功率密度更高、结构更紧凑， 但由于技术过于复杂，目前 尚未见到量产的产品。 轮毂电机优点 省略大量传动部 件，结构简单 简化传动链， 提高传动效率 便于底盘 空间布
5、置 易于实现多种 复杂驱动控制 模块化开发 及应用 适用于多种新能 源车及新技术 轮毂电机优点 省略大量传动部件，结构简单 传统车辆具有离合器、变速器、传动轴、差速器乃至分动 器等，这些部件不但重量重、让车辆的结构更为复杂，同 时也存在需要定期维护和故障率的问题。 简化传动链，提高传动效率 传统的传动系统由于结构的复杂性，每一级传动都有传动 效率的损失；轮毂电机直接驱动车轮，避免了传递路径上 效率的损失，可以提升效率（8%15%），节省能量。 便于底盘空间布置 高度集成化，省去了中间的传动机构，可以节省前舱的布 置空间，以及四驱车辆的后排座椅的凸起，乘客可以享受 更大的车内空间。 轮毂电机优点
6、 易于实现多种复杂驱动控制 单个车轮独立驱动，前驱、后驱还是四驱，都可较轻 松实现，全时四驱在轮毂电机驱动的车辆上实现起来 非常容易。 由于电机直接驱动车轮，电机控制器可以高精度控制 车轮的转速和扭矩，配合上层分布式驱动控制，可以 很容易的实现横摆力矩控制等非常复杂的动力学控制。 甚至可以通过左右车轮的不同转速甚至反转实现类似 履带式车辆的差动转向，大大减小车辆的转弯半径， 在特殊情况下几乎可以实现原地转向（不过此时对车 辆转向机构和轮胎的磨损较大），对于特种车辆很有 价值。 轮毂电机优点 模块化开发及应用 由于轮毂电机的高集成度，轮毂电机理论上尺寸只与车轮 大小有关，所以更容易模块化，避免重
7、复开发，可以缩短 新车型的开发周期和开发费用。 适用于多种新能源车及新技术 无论是纯电动还是燃料电池电动车，或是增程电动车，都 可以用轮毂电机作为主要驱动力。 即便是对于混合动力车型，也可以采用轮毂电机作为起步 或者急加速时的助力，可谓是一机多用。 很多新技术，比如制动能量回收也可以很轻松地在轮毂电 机上得以实现。 轮毂电机缺点 增大了簧下质量和 轮毂转动惯量 严重影响NVH 及可靠性 工作环境恶劣 容易过热退磁 轮毂电机缺点 增大了簧下质量和轮毂转动惯量 大幅增大了簧下质量、轮毂转动惯量，这对于车辆的操控性 能是不利的。 有可能使悬下重量增加一倍多，严重恶化了汽车的平顺性。 相比传统燃油车，
8、电动汽车的簧上质量也在增加（电池重 量）。簧上质量与簧下质量按同比例增加时，整车性能受到 的影响就不会那么突出。 严重影响NVH及可靠性 轮毂电机安装在簧下，没有悬架减振，地面激励通过轮胎直 接作用于轮毂电机本体，严重影响其NVH性能及可靠性。 工作环境恶劣 面临水、灰尘等多方面影响，密封有较高要求，同时又需要 考虑散热问题。 轮毂电机缺点 容易过热退磁 一般情况下，电机材料达到140的时候开始出现退磁现象， 200以上时会出现明显退磁现象。 在汽车驱动时，车轮由于经常需要处在大负荷低速爬长坡工 况下，轮毂电机又放置在狭小的车轮内，容易出现冷却不足 导致电机过热，使得轮毂电机材料过热退磁。 在
9、汽车制动时，制动器会产生很大热量，热量会直接传到轮 毂电机上，使得轮毂电机材料过热退磁。 解决解决思路思路 合理布置电机水冷管路； 轮毂做成风扇的造型，加强散热； 把制动产生的热量隔开，将硅钢片放置在刹车盘内，制动时摩擦产生的热量 会进行一层隔热处理。 舍弗勒舍弗勒 protean 轮毂电机产品 米其林，舍弗勒，ZF，NTN，NSK，YASA Protean（万安），elaphe（亚太）, e-Traction（泰特）， BYD，电驱动，苏交科， 1500kg 德国舍弗勒轮毂电机 福特联手国际著名汽车零 部件厂商舍弗勒（Schaeffler） 以福特嘉年华为基础而开发的 eWheelDrive
10、轮毂电机驱动汽车。 eWheelDrive轮毂电机驱动系统 集成了驱动控制及制动装置。 舍弗勒轮毂电机，内转子， 采用水冷设计，单个电机最大 功率40千瓦，电机工作时平均 输出功率为33千瓦，两台电机 输出扭矩可达700牛米。 英国 Protean 轮毂电机 Protean轮毂电机，集成了驱动控制， 外转子，峰值功率75kW，峰值扭矩 1250NM的，最高转速1800rpm，质量为 36kg，可安装在直径为18英寸以上的车 轮中，能回收高达85%的制动能量。 Protean已与多家整车厂商合作研发 了20多款装置轮毂电机的样车和改装车 型，包括福特F150电动皮卡、广汽传祺 后驱电动汽车以及基
11、于梅赛德斯奔驰E级 的巴博斯纯电动与混合动力车型。 2016年7月，万安科技出资600万美 元与Protean在中国天津设立一家合资公 司，占注册资本的60%，量产PD18轮毂电 机。 荷兰 e-Traction 轮毂电机 e-Traction公司研发了The Motion全套 动力总成由四部分组成，分别是： 1、The Wheel SM500轮毂电机驱动技术， 该技术由永磁同步电机、外转子、内置 逆变器等组成； 2、The Drive电机驱动技术，这是电机控 制的子系统； 3、The Control分布式驱动控制系统，这 是电驱动力总成控制子系统； 4、The Connect高压配电子系统。
12、 搭载e-Traction轮毂电机的客车，目 前已经在欧洲5个国家、11个城市运行。 2016年9月，中国天海集团子公司的泰特 机 电 耗 资 5500 万 欧 元 全 资 收 购 了 e- Traction公司。 荷兰 e-Traction 轮毂电机 日本 SIM-Drive 轮毂电机 日本庆应义塾大学清水浩教授创建的 SIM-Drive，该轮毂电机采用了外转子构 造，峰值功率65kW，最大扭矩为620Nm。 日本 NSK 轮毂电机 2017年，为实现轮毂电机小型化，NSK研发出全球首款配备 了机械变速箱的轮毂电机。轮毂电机是由两个电机搭载两个行星 齿轮组成的变速机，可以实现大扭矩、及小型电机的转速极大化。 另外，该变速机可通过控制两个电机的速度和扭矩，实现平稳地 加速。 斯洛文尼亚 ELAPHE 轮毂电机 Elaphe轮毂电机采用电磁拓扑，其主要性能优势是高转矩能力、超高的主 动负荷效率(90%)、高效的制冷能力、低制造成本。 2016年4月，浙江亚太机电股份有限公司与ELAPHE推进技术有限公司正式 签署在中国设立合资企业合同。合资公司名称为杭州亚太依拉菲动力技术有限 公司，注册资金500万欧元，亚太股份占51%，经营范围为新能源汽车和工程 机械驱动系统轮毂电机、逆变器、中央控制器等。
