輪轂電機顧名思義，就是將電機安裝在車輪上的新型驅(qū)動技術(shù)。它的最大特點就是將動力、傳動和制動裝置都整合到輪轂內(nèi)，因此將電動車輛的機械部分大大簡化。

　　輪轂電機技術(shù)又稱車輪內(nèi)裝電機技術(shù)，它的最大特點就是將動力、傳動和制動裝置都整合到輪轂內(nèi)，因此將電動車輛的機械部分大大簡化。輪轂電機技術(shù)并非新生事物，早在1900年，就已經(jīng)制造出了前輪裝備輪轂電機的電動汽車。隨著新能源汽車電驅(qū)動技術(shù)的進(jìn)步，近年來，輪轂電機越來越受到關(guān)注與重視。日本的富士電機、安川電機，美國的特斯拉、菲斯科等都寄希望在下一代產(chǎn)品中，推動輪轂電機在新能源汽車上的應(yīng)用。

　　其實，據(jù)筆者了解，輪轂電機技術(shù)并非新生事物，早在1900年，保時捷就首先制造出了前輪裝備輪轂電機的電動汽車，在20世紀(jì)70年代，這一技術(shù)在礦山運輸車等領(lǐng)域得到應(yīng)用。

　　對于乘用車所用的輪轂電機，日系廠商對于此項技術(shù)研發(fā)開展較早，目前處于領(lǐng)先地位，包括通用、豐田在內(nèi)的國際汽車巨頭也都對該技術(shù)有所涉足。目前國內(nèi)也有自主品牌汽車廠商開始研發(fā)此項技術(shù)，在2011年上海車展展出的奇瑞瑞麒X1增程電動車就采用了輪轂電機技術(shù)。

　　認(rèn)為，專為新能源電動汽車應(yīng)用創(chuàng)新設(shè)計的輪轂電機有可能在霧霾彌漫和交通阻塞的街道上邁出第一步，而這些動力強勁、革命性設(shè)計的電動車很可能成為未來街頭的一道靚麗風(fēng)景線。

　　國內(nèi)已有專業(yè)電機企業(yè)涉足

　　中國正成為世界電動車技術(shù)發(fā)展的實驗平臺，目前電動以及混合動力技術(shù)之所以發(fā)展如此迅速，和政府出臺的汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)有直接的推動關(guān)系。雖然中國政府的監(jiān)管力度和歐洲、北美的一樣嚴(yán)格，但和其他兩個地區(qū)相比，在中國電動車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的推動似乎包含了更多的政治因素。一方面，首都北京和其他很多中國的城市大氣污染狀況已經(jīng)到了危機關(guān)頭;另一方面，政府出臺了一系列相關(guān)的優(yōu)惠政策，鼓勵汽車廠商和消費者生產(chǎn)購買更加環(huán)保、使用清潔能源的電動汽車。

　　一般普通的電動汽車在引擎蓋下裝有一臺集中式電機，可以將動力經(jīng)傳動軸輸送到四個輪軸再通過變速減速機構(gòu)傳送到輪胎和路面上。而顛覆了傳統(tǒng)動力驅(qū)動結(jié)構(gòu)的Protean輪轂電機則提供了一種全集成直驅(qū)式的輪轂電機系統(tǒng)解決方案，由嵌進(jìn)車輪里的高效電機直接為車輛驅(qū)動提供動力。這種直驅(qū)輪轂電機無需使用減速箱，傳動軸或差速器，因此賦予了車輛更多的靈活設(shè)計，同時大大降低傳動系統(tǒng)造成的能量損耗，單個電機峰值輸出扭矩可達(dá)1000牛米。而全電動電機驅(qū)動的雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)只能產(chǎn)生大約370牛米的最大扭矩輸出，所以使用了Protean Drive TM直驅(qū)輪轂電機的電動車有著極佳的操控性和動力性。此外該電機的動力和控制元件，包括可將直流電池電能轉(zhuǎn)化為交流電輸出的逆變器等，都巧妙的安裝于輪轂內(nèi)的有效空間內(nèi)，為整車集成設(shè)計提高了極大的自由度。

　　事實上，早在1900年，保時捷公司創(chuàng)始人曾推出一款使用輪轂電機的汽車。然而，由于當(dāng)時的技術(shù)不成熟，這些處于車輪封閉空間內(nèi)的電機并不能提供足夠動力，而且當(dāng)汽車駛?cè)敫鞣N惡劣路況時，也無法承受各種振動，沖擊，極溫，灰塵以及浸水等考驗。而今天的所有輪轂電機系統(tǒng)及其部件均經(jīng)過了嚴(yán)格條件的測試，這可以保證這套電機系統(tǒng)完全符合汽車行業(yè)大眾市場的要求，其運行的可靠性和安全性達(dá)到了國際汽車行業(yè)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

　　然而并非所有人都看好輪轂電機。蒙特利爾康考迪亞大學(xué)電氣工程副教授認(rèn)為，雖然輪轂電機能效和扭矩輸出驚人，但同樣成本也很高。他還說：“從研究角度來看，輪轂電機的出現(xiàn)讓人們對未來的驅(qū)動發(fā)展十分樂觀;但從經(jīng)濟(jì)方面考慮，現(xiàn)在商用還沒戲?！倍宜J(rèn)為協(xié)調(diào)輪轂電機需要汽車擁有復(fù)雜的控制系統(tǒng)，至少需要5到10年的時間這項技術(shù)才會變得有競爭力。

　　輪轂電機的最大特點就是將動力、傳動和制動裝置都整合到輪轂內(nèi)，因此將電動車輛的機械部分大大簡化。輪轂電機技術(shù)并非新生事物，早在1900年，保時捷就首先制造出了前輪裝備輪轂電機的電動汽車，在20世紀(jì)70年代，這一技術(shù)在礦山運輸車等領(lǐng)域得到應(yīng)用。而對于乘用車所用的輪轂電機，日系廠商對于此項技術(shù)研發(fā)開展較早，目前處于領(lǐng)先地位，包括通用、豐田在內(nèi)的國際汽車巨頭也都對該技術(shù)有所涉足。目前國內(nèi)也有自主品牌汽車廠商開始研發(fā)此項技術(shù)，在2011年上海車展展出的瑞麒X1增程電動車就采用了輪轂電機技術(shù)。

　　輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)根據(jù)電機的轉(zhuǎn)子型式主要分成兩種結(jié)構(gòu)型式：內(nèi)轉(zhuǎn)子式和外轉(zhuǎn)子式。其中外轉(zhuǎn)子式采用低速外傳子電機，電機的最高轉(zhuǎn)速在1000-1500r/min，無減速裝置，車輪的轉(zhuǎn)速與電機相同；而內(nèi)轉(zhuǎn)子式則采用高速內(nèi)轉(zhuǎn)子電機，配備固定傳動比的減速器，為獲得較高的功率密度，電機的轉(zhuǎn)速可高達(dá)10000r/min。隨著更為緊湊的行星齒輪減速器的出現(xiàn)，內(nèi)轉(zhuǎn)子式輪轂電機在功率密度方面比低速外轉(zhuǎn)子式更具競爭力。

　　輪轂電機的優(yōu)缺點

　　優(yōu)點1：省略大量傳動部件，讓車輛結(jié)構(gòu)更簡單

　　對于傳統(tǒng)車輛來說，離合器、變速器、傳動軸、差速器乃至分動器都是必不可少的，而這些部件不但重量不輕、讓車輛的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，同時也存在需要定期維護(hù)和故障率的問題。但是輪轂電機就很好地解決了這個問題。除開結(jié)構(gòu)更為簡單之外，采用輪轂電機驅(qū)動的車輛可以獲得更好的空間利用率，同時傳動效率也要高出不少。

　　優(yōu)點2：可實現(xiàn)多種復(fù)雜的驅(qū)動方式

　　由于輪轂電機具備單個車輪獨立驅(qū)動的特性，因此無論是前驅(qū)、后驅(qū)還是四驅(qū)形式，它都可以比較輕松地實現(xiàn)，全時四驅(qū)在輪轂電機驅(qū)動的車輛上實現(xiàn)起來非常容易。同時輪轂電機可以通過左右車輪的不同轉(zhuǎn)速甚至反轉(zhuǎn)實現(xiàn)類似履帶式車輛的差動轉(zhuǎn)向，大大減小車輛的轉(zhuǎn)彎半徑，在特殊情況下幾乎可以實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向（不過此時對車輛轉(zhuǎn)向機構(gòu)和輪胎的磨損較大），對于特種車輛很有價值。

　　優(yōu)點3：便于采用多種新能源車技術(shù)

　　采用輪轂電機可以匹配包括純電動、混合動力和燃料電池電動車等多種新能源車型

　　輪轂電機可以和傳統(tǒng)動力并聯(lián)使用，這對于混合動力車型很有意義

　　新能源車型不少都采用電驅(qū)動，因此輪轂電機驅(qū)動也就派上了大用場。無論是純電動還是燃料電池電動車，抑或是增程電動車，都可以用輪轂電機作為主要驅(qū)動力；即便是對于混合動力車型，也可以采用輪轂電機作為起步或者急加速時的助力，可謂是一機多用。同時，新能源車的很多技術(shù)，比如制動能量回收（即再生制動）也可以很輕松地在輪轂電機驅(qū)動車型上得以實現(xiàn)。

　　缺點1：增大簧下質(zhì)量和輪轂的轉(zhuǎn)動慣量，對車輛的操控有所影響

　　鋁制下擺臂采用主要就為減重，如果加上輪轂電機，這些努力也就白費了

　　對于普通民用車輛來說，常常用一些相對輕質(zhì)的材料比如鋁合金來制作懸掛的部件，以減輕簧下質(zhì)量，提升懸掛的響應(yīng)速度?？墒禽嗇炿姍C恰好較大幅度地增大了簧下質(zhì)量，同時也增加了輪轂的轉(zhuǎn)動慣量，這對于車輛的操控性能是不利的。不過考慮到電動車型大多限于代步而非追求動力性能，這一點尚不是最大缺陷。

　　缺點2：電制動性能有限，維持制動系統(tǒng)運行需要消耗不少電能

　　商用車車橋的內(nèi)置緩速器采用渦流制動原理，而輪轂電機的制動也可以利用這一原理

　　現(xiàn)在的傳統(tǒng)動力商用車已經(jīng)有不少裝備了利用渦流制動原理（也即電阻制動）的輔助減速設(shè)備，比如很多卡車所用的電動緩速器。而由于能源的關(guān)系，電動車采用電制動也是首選，不過對于輪轂電機驅(qū)動的車輛，由于輪轂電機系統(tǒng)的電制動容量較小，不能滿足整車制動性能的要求，都需要附加機械制動系統(tǒng)，但是對于普通電動乘用車，沒有了傳統(tǒng)內(nèi)燃機帶動的真空泵，就需要電動真空泵來提供剎車助力，但也就意味了有著更大的能量消耗，即便是再生制動能回收一些能量，如果要確保制動系統(tǒng)的效能，制動系統(tǒng)消耗的能量也是影響電動車?yán)m(xù)航里程的重要因素之一。

　　此外，輪轂電機工作的環(huán)境惡劣，面臨水、灰塵等多方面影響，在密封方面也有較高要求，同時在設(shè)計上也需要為輪轂電機單獨考慮散熱問題。

　　與電動機集中動力驅(qū)動相比，輪轂電機技術(shù)具備很大的優(yōu)勢，它布局更為靈活，不需要復(fù)雜的機械傳動系統(tǒng)，同時也有自己的顯著不足，比如密封和起步電流/扭矩間的平衡關(guān)系，以及轉(zhuǎn)向時驅(qū)動輪的差速問題等等，如果能在工程上解決這些難題，輪轂電機驅(qū)動技術(shù)將在未來的新能源車中擁有廣闊的前景。

　　輪轂電機技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

　　近年來，國外輪轂電機驅(qū)動技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個方面：一是以輪胎生產(chǎn)商或汽車零部件生產(chǎn)商為代表的研發(fā)團(tuán)隊開發(fā)的集成化電動系統(tǒng)；二是整車生產(chǎn)商與輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)生產(chǎn)商聯(lián)合開發(fā)的電動汽車。而在我國國內(nèi)對于輪轂電機的研究多集中于高校，產(chǎn)品均為電動汽車，與此同時，自主品牌汽車廠商也紛紛推出了自己的輪轂電機技術(shù)產(chǎn)品，國內(nèi)的汽車商雖然能夠生產(chǎn)電動汽車，但是對于輪轂電機驅(qū)動技術(shù)的研究尚不成熟，尤其是在高轉(zhuǎn)矩輪轂電機開發(fā)方面，與國外先進(jìn)產(chǎn)品仍有一定差距，因此我國仍需加強對輪轂電機技術(shù)的研發(fā)投入，提高核心競爭力，縮小差距，爭取達(dá)到世界先進(jìn)水平。