輪邊驅動電機專利技術發展路線

對于輪邊驅動電機的研究現狀，日本對輪邊電機研究起步早，其技術在世界上處于領先，以日本慶義塾大學清水浩教授領導的電動汽車研究小組、株式會社普利斯通公司、三菱自動車株式會社、豐田自動車株式會社汽車公司、本田技研株式會社為主要代表，其中日本慶義塾大學清水浩教授領導的電動汽車研究小組研制的IZA、ECO、KAZ 等電動汽車均采用輪邊電機驅動技術，其中后輪驅動電動汽車ECO 采用的永磁無刷直流電機，額定功率6.8kW，峰值功率可達20kW ；豐田汽車公司一直致力于輪邊驅動電動車的開發，2003 年東京車展上，豐田公司推出的燃料電池概念車FINE-X 采用4 輪輪邊驅動技術，2006 年4 月的美國紐約汽車展上，豐田公司又推出了4 輪輪邊驅動電動車FINE-T ；三菱公司于2005 年推出了后輪輪邊驅動電動車Colt EV，并致力于4 輪輪邊驅動車Lancer Evolution M IEV 的開發，通過將制動器置于電機內部，提高車輪輪輞內部空間的利用效率，該輪邊驅動系統采用外轉子永磁電機，最大功率達到50kW，最大轉矩為518Nm，電機尺寸445mm（直徑）×134mm ；普利斯通開發的動態吸振輪邊驅動系統由外轉子型的第二代發展到內轉子型的第三代，整體尺寸更小，可適合輪輞尺寸在35.56cm（14 英寸）以上的輪邊驅動系統，而且電機本體質量僅為第二代的60% ；本田汽車公司在其燃料電池車FCX 開發上，驅動系統采用3 個電機實現，其前輪采用集中電機，單個功率達到80kW，兩后輪分別采用輪邊驅動系統，單個輪轂電機功率達到25kW。



在歐洲，法國TM4 公司設計的一體化輪邊驅動系統采用外轉子式永磁電動機，將電動機轉子外殼直接與輪輞相連，將電動車外殼作為車輪的組成部分，并且電動車轉子外殼集成為鼓式制動器的制動鼓，制動蹄片直接作用在電動機外殼上，省卻制動鼓的結構，減小了輪邊驅動系統的質量，集成化設計程度相當高。該輪邊驅動系統所使用的永磁無刷直流電動機的性能非常高，其峰值功率可達到80kW，峰值扭矩為670Nm，最高轉速為1385r/min，額定功率為18.5kW，額定轉速為950r/min，額定轉矩為180Nm 額定工況下的平均效率可達到96.3%。標志雪鐵龍汽車公司也一直致力于輪邊驅動電動車，開發的4 輪輪邊驅動電動車quark，其電機與車輪輪輞一體化設計，單個車輪最大驅動力矩達到1022Nm，0-48km/h 加速時間為6.5s。大眾奧迪公司也推出相應的采用4 輪輪邊驅動概念車R-zero，通過800V 電壓的鋰電池與輪邊驅動系統的結合，該車的0-100km/h 加速時間為29s。西門子公司開發的ecomer 將車輪部件、輪轂電機、主動懸架和楔塊制動器全部集成到車輪輪輞里面。英國貝姆勒公司設計的4 輪輪邊驅動電動車MINI QED，4 個車輪均采用貝姆勒開發的永磁無刷電機驅動，單個電機驅動轉矩達到750 Nm，可以實現4 輪獨立驅動，0-100km/h 加速時間僅為4.4s。



美國通用汽車公司2001 年試制的全新線控4 輪驅動燃料電池概念車Autonomy 采用輪邊驅動形式，于2005 年推出后輪采用輪邊驅動系統的燃料電池電動車Sequel，該車前端采用集中電機驅動，后輪采用兩個輪轂電機驅動，3 個電機總功率達到110kW，續駛里程達到500km。此外，通用公司開發的雪佛蘭S-104 缸混合動力皮卡，在兩個后車輪內分別安裝一臺輪轂電機，產生的扭矩相當于一般V6 發動機的扭矩，比雪佛蘭S-104 缸皮卡高出60%。



澳大利亞國立科學機構CSIRO 與悉尼科技大學共同開發的一體化輪邊驅動系統，應用于三輪太陽能電動車Aurora，通過車輪輪輞和電機本體的一體化設計，最高車速達到72km/h。我國在該領域的研究相對落后，但是近幾年隨著國家“863”計劃電動汽車重大課題研究的伸入，及對輪邊驅動系統認識的加深，各高校、公司也加強對該類新型驅動系統的研究。同濟大學汽車學院在2002-2005 年相繼推出了獨立研制的采用輪邊驅動系統的微型電動車“春暉”系列，該車均采用4 個低速永磁直流無刷輪轂直接驅動，匹配相應的盤式制動器。哈爾濱工業大學- 愛英斯電動汽車研究所研制開發的EV96-1 型電動汽車也采用了輪邊驅動系統，輪轂電機的額定功率達到6.8kW，峰值功率為15 kW，采用風冷散熱系統以及盤式制動器，是一種典型的外轉子型電動輪結構型式。深圳比亞迪公司開發的4 輪輪邊驅動概念車ET，其單個永磁同步輪轂電機功率達到25 kW，0-100km/h 加速時間8.5s。



輪邊驅動電機具有結構緊湊、可以改善車輛驅動性能和行駛性能，有利于整車布置等特點，但是在中國的發展時期相對較短，并且晚于國外的研究和發展，應該進一步加強這一技術的研究和發展。（本文來源：輪邊驅動電機專利技術發展；作者：宗雪嬌；單位：國家知識產權局專利局）