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轮毂电机类型及其控制技术.ppt

轮毂电机

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功率与控制电子模块为整个轮毂电机的核心，负责各个子电机的逆变功能以及协同控制。轮毂电机由8个逻辑上的子电机组成，使用共同的转子，并通过算法实现各子电机的独立、协同控制

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项目八轮毂电机类型及其控制技术

近年来，随着电动汽车的兴起，轮毂电机重新引起了重视。轮毂电机驱动系统的

布置非常灵活，可以使电动汽车成为两个前轮驱动、两个后轮驱动或四轮驱动。

(1) 动力控制由硬连接改为软连接型式。通过电子线控技术，实现各电动轮从零到最大

速度的无级变速和各电动轮间的差速要求，从而省略了传统汽车所需的机械式操纵换

档装置、离合器、变速器、传动轴和机械差速器等，使驱动系统和整车结构简洁，有

效可利用空间大，传动效率提高。

(2) 各电动轮的驱动力直接独立可控，使其动力学控制更为灵活、方便；能合理控制各

电动轮的驱动力，从而提高恶劣路面条件下的行驶性能。

(3) 容易实现各电动轮的电气制动、机电复合制动和制动能量回馈。

(4) 底架结构大为简化，使整车总布置和车身造型设计的自由度增加。若能将底架承载

功能与车身功能分离，则可实现相同底盘不同车身造型的产品多样化和系列化，从而

缩短新车型的开发周期，降低开发成本。

(5) 若在采用轮毂电机驱动系统的四轮电动汽车上导入线控四轮转向技术 (4WS) ，实现

车辆转向行驶高性能化，可有效减小转向半径，甚至实现零转向半径，大大增加了转

向灵便性。

第一节轮毂电机类型

1 ）轮毂电机系统

轮毂电机系统驱动作为电动汽车的一种重要驱动形式，其轮毂电机，人们通常称

其为轮毂电机，也有的研究者称其为轮式电机、车轮电机或者电动轮，英文名称

以 "in-wheel motor" 居多，也有称 "wheel motor" 和 "wheel direct drive motors" 的。

2 ）轮毂电机的结构型式、电机应用类型及特点分析

（ 1 ）轮毂电机的结构形式

轮毂电机动力系统通常由电动机、减速机构、制动器与散热系统等组成。

（ 2 ）电机应用类型与特点分析

要使电动汽车有较好的使用性能，驱动电机应具有较宽的调速范围、较高的转速

、足够大的起动扭矩，以及体积小、重量轻、效率高，并具有强动态制动和能量回

馈等特性。

3 ）轮毂电机系统研究关键技术问题

轮毂电机带来新的技术挑战，主要包括：

（ 1 ）轮毂电机系统集驱动、制动、承载等多种功能于一体，优化设计难度大；

（ 2 ）车轮内部空间有限，对电机功率密度性能要求高，设计难度大；

（ 3 ）电机与车轮集成导致非簧载质量较大，恶化悬架隔振性能，影响不平路面

行驶条件下的车辆操控性和安全性。同时，轮毂电机将承受很大的路面冲击载荷，电

机抗振要求苛刻；

（ 4 ）车辆大负荷低速爬长坡工况下容易出现冷却不足导致的轮毂电机过热烧毁

问题，电机的散热和强制冷却问题需要重视；

（ 5 ）车轮部位水和污物等容易集存，导致电机的腐蚀破坏，寿命可靠性受影响

；

（ 6 ）轮毂电机运行转矩的波动可能会引起汽车轮胎、悬架以及转向系统的振动

和噪声，以及其他整车声振问题。

4 ）轮毂电机系统特点分析

通常，电动汽车采用集中电机驱动的动力系统结构型式。这种结构型式具有以下

优点：

（ 1 ）可以沿用内燃机动力车的部分传动装置，布置在原发动机舱中，继承性好

；

（ 2 ）可以采用电机和减速机构，乃至控制器的集成结构型式，结构紧凑，便于

处理电机冷却、振动隔振以及电磁干扰等问题；

（ 3 ）整车总布置型式与内燃机接近，前舱热管理、隔声处理以及碰撞安全性与

原车接近或者容易处理。

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在 Micro WIN 上先建立轮毂电机的驱动子程序，编写好驱动程序后，再在主程序或其它子程序中进行调用。为了占用 PLC 的 PROT0 串口，需要使用MBUS_CTRL指令进行 Modbus 通信初始化。在确定轮毂电机上电起始状态参数前...

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