电动车用轮毂电机研究现状与发展趋势 褚文强, 辜承林 (华中科技大学电气与电子工程学院,湖北武汉 430074) 摘 要:介绍了轮毂电机相对于燃油汽车和单电机集中驱动系统的优势,比较了各种电动汽车用电机的基本性能。阐述了轮毂电机的不同驱动方式及其国内外研究与应用现状。无位置传感器控制技术、转矩脉动的抑制、弱磁扩速、电机本体的设计及永磁材料等将是今后轮毂电机的研究热点。 关键词:电动汽车;驱动系统;轮毂电机 中图分类号:T M384∶U469.72 文献标识码:A 文章编号:167326540(2007)0420001205 Appli ca ti on St a tus and D evelop i n g Tend of I n2W heel M otors Used for Electr i c Auto m ob ile CHU W en2qiang, G U Cheng2lin (College of Electrical and Electr onic Engineering,Huazhong University of Science and Technol ogy,W uhan430074,China) Abstract:The advantages of in2wheel mot or compared with the driving syste m of traditi onal mot ors are de2 scribed.Then t w o different driving methods and their app licati on status at home and abr oad are intr oduced.The qual2 itative analysis of several kinds of typ ical driving mot or is made next.Their perf or mances are compared and their ad2 vantages/disadvantages are als o point out.Finally the devel op ing trend of wheeled mot or technol ogy is p resented. Key words:electr i c auto m ob ile;dr i v i n g syste m;i n2wheel m otor 0 概 述 早在20世纪50年代初,美国人罗伯特就发明了一种将电动机、传动系统和制动系统融为一体的轮毂装置。该轮毂于1968年被通用电气公司应用在大型的矿用自卸车上。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。与内燃机汽车和单电机集中驱动电动汽车相比,使用轮毂电机驱动系统的汽车具有以下几方面优势: (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(4W S),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。 1 驱动系统 1.1 驱动方式 轮毂电机的驱动方式可以分为减速驱动和直接驱动两大类[1]。 在减速驱动方式下(见图1),电机一般在高 — 1 —
电动汽车轮毂电机参数 由于能源问题和环境问题的日益突出,各国和各大汽车厂商不得不寻找传统燃油汽车的替代品。电动汽车具有能量利用率高、对环境污染小等优点,被视为未来重要的交通工具之一。 对轮毂电机驱动方式的电动汽车而言,电机控制策略效果将直接影响整车控制性能的好坏。而驱动电机控制策略的设计又与电机的机械参数(转动惯量)和电气参数(电阻、电感和磁链)息息相关,因此在线辨识这些参数对提高电动汽车的整体控制效果具有重大意义。 机性能试验台，包括轮毂电机控制系统、试验台架和测量与控制系统三部分，通过调节电机的输入量和负载转矩，不仅能测量轮毂电机的基本参数，如输入电压/电流，输入功率，电机转速，输出转矩等，还能对电机进行各种试验，如空载试验、加载试验、效率试验等，全面检测轮毂电机的性能，为轮毂电机的设计和优化提供数据支持。 轮毂电机使用时可分为减速驱动和直接驱动两种驱动方式。 ①采用减速驱动方式，电动车电机一般在高速下运行，选用高速内转子式电
机。减速机构放置在电机和车轮之间，起到减速和增加转矩的作用。减速驱动具有如下优点：电机运行在高速下，具有较高的效率，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。 不足之处是：难以实现液态润滑，齿轮磨损严重，使用寿命短，不易散热，噪声大。减速驱动方式适合于丘陵或山区使用，以及要求过载能力大和城区客车等需要频繁起动／停车等场合。 ②采用直接驱动方式，多采用外转子式电机。为了使汽车能顺利起步，要求电机在低速时能提供大的转矩。直接驱动的优点有：不需要减速机构，使得整个驱动结构更加简单、紧凑，轴向尺寸也较小，而且效率也进一步提高，响应速度也较快。 其缺点是：起步、爬坡以及承载较大载荷时需要大电流，易损坏电池，电机效率峰值区域小。直接驱动方式适合平路或负荷较小的场合。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910156189.6 (22)申请日 2019.03.01 (71)申请人 北京精密机电控制设备研究所 地址 100076 北京市丰台区南大红门路1号 (72)发明人 王福德 郑继贵 李鹏飞 郭喜彬 赵青 (74)专利代理机构 中国航天科技专利中心 11009 代理人 张辉 (51)Int.Cl. B60K 7/00(2006.01) H02K 7/00(2006.01) H02K 5/20(2006.01) (54)发明名称 一种电动汽车用轮毂电机 (57)摘要 本发明公开了一种电动汽车用轮毂电机，包 括轮胎轮毂和轮毂电机本体。轮胎轮毂与轮毂电 机本体固定连接。轮毂电机本体包括转动部件和 固定部件，转动部件铰接于固定部件的固定轴 上。本发明整体结构形成箱型、半箱型结构，且定 子外壳和转子外壳设置有加强筋结构，具有高强 度、高刚度、轻量化的特点，在满足轮毂电机强度 和刚度的同时大大降低整车簧下质量，成本低、 可靠性及冗余性高、散热性和密封性好、抗振动 及冲击性能力强、电机单元性好、提高了功率密 度，适应电动汽车、大型特种电动车辆的高功率 高扭矩需求。权利要求书2页 说明书5页 附图5页CN 109774457 A 2019.05.21 C N 109774457 A
权 利 要 求 书1/2页CN 109774457 A 1.一种电动汽车用轮毂电机，其特征在于：包括轮胎轮毂(1)和轮毂电机本体(2)；轮胎轮毂(1)与轮毂电机本体(2)固定连接。 2.根据权利要求1所述的一种电动汽车用轮毂电机，其特征在于：所述轮毂电机本体 (2)，包括转动部件(3)和固定部件(4)，所述转动部件(3)铰接于固定部件(4)的固定轴上。 3.根据权利要求2所述的一种电动汽车用轮毂电机，其特征在于：所述转动部件(3)包括转子外壳(17)、外侧弹性挡圈(16)、内侧弹性挡圈(15)、过渡连接架(18)、转子模块(36)、第一轴承(23)、第二轴承(14)、动密封圈(24)、动密封圈挡板(7)、过渡挡板(25)和刹车片(6)； 转子外壳(17)为“C”型结构，其上加工有法兰孔，内侧开有多个槽，每个槽内加工有两个键，外侧设置有多个加强筋； 过渡连接架(18)为柱状结构，内部加工有轴孔，过渡连接架(18)从转子外壳(17)中心穿出，并通过螺柱头固定于转子外壳(17)的法兰孔中，第二轴承(14)和第一轴承(23)依次安装于过渡连接架(18)的轴孔内，内侧弹性挡圈(15)挡在第一轴承(23)的外侧，外侧弹性挡圈(16)挡在第二轴承(14)的外侧，防止轴承窜动； 每个转子模块(36)安装于转子外壳(17)的一个内侧槽中，每个转子模块(36)内圈设置有槽，转子外壳(17)内侧槽内的键嵌入转子模块(36)内圈槽中，形成稳定结构； 转子模块(36)侧面设置动密封圈挡板(7)，动密封圈(24)安装于转子外壳(17)内侧，动密封圈(24)与动密封圈挡板(7)相接触，过渡挡板(25)和刹车片(6)依次通过螺栓安装于转子外壳(17)的法兰孔上，过渡挡板(25)用于压紧动密封圈(24)。 4.根据权利要求3所述的一种电动汽车用轮毂电机，其特征在于：所述每个转子模块(36)包括两个导磁体(13)和一个磁钢(21)，磁钢(21)两侧设置有键，导磁体(13)两侧设置有槽，两个导磁体(13)夹住磁钢(21)，且磁钢(21)两侧的键分别插入两侧导磁体(13)槽内。 5.根据权利要求3所述的一种电动汽车用轮毂电机，其特征在于：还包括第一静密封圈(32)、第二静密封圈(33)和第三静密封圈(34)，所述第一静密封圈(32)安装在转子外壳(17)和过渡连接架(18)相接触位置的内密封槽内；第二静密封圈33)安装在转子外壳(17)和过渡连接架(18)相接触位置的外密封槽内，第三静密封圈(34)安装在过渡连接架(18)和轮胎轮毂(1)相接触位置的密封槽内。 6.根据权利要求3所述的一种电动汽车用轮毂电机，其特征在于：所述过渡连接架(18)伸出转子外壳(17)的一端通过螺柱头固定在轮胎轮毂(1)上。 7.根据权利要求3所述的一种电动汽车用轮毂电机，其特征在于：所述固定部件(4)包括定子外壳(8)、固定轴(5)、水道密封外环(10)、水道密封内环(11)、定子模块(37)、旋转变压器(19)和轴窜动锁紧螺母(20)； 定子外壳(8)外侧设置有加强筋，固定轴(5)固定于定子外壳(8)上，固定轴(5)的轴侧插入第一轴承(23)和第二轴承(14)孔内，轴窜动锁紧螺母(20)安装于固定轴(5)末端，防止固定轴(5)轴向窜动，水道密封外环(10)、水道密封内环(11)固定于定子外壳(8)上，且水道密封外环(10)套于水道密封内环(11)上，旋转变压器(19)外圈安装于水道密封内环(11)上，旋转变压器(19)内圈通过键插入过渡连接架(18)上； 定子模块(37)相对的两个侧面中，一侧加工有连接键，一侧加工有连接槽，底面加工有固定键，固定键插入水道密封外环(10)的固定槽内，各个定子模块的连接键和连接槽首尾 2
汽车轮毂电机比电动自行车轮毂电机功率大，扭矩大。最大的差别在控制系统上。自行车是两个轮子，但汽车有四个，要解决差速问题和同步问题，这是最大的难题。 使用轮毂电机的电动自行车无电骑行会有电磁阻力，使用离合机构可减小电磁阻力。也可以使用离合机构来调节齿轮转速比。 电机的优点 省略大量传动部件，让车辆结构更简单 对于传统车辆来说，离合器、变速器、传动轴、差速器乃至分动器都是必不可少的，而这些部件不但重量不轻、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。但是轮毂电机就很好地解决了这个问题。除了结构更为简单之外，采用轮毂电机驱动的车辆可以获得更好的空间利用率，同时传动效率也要高出不少。 折叠可实现多种复杂的驱动方式 由于轮毂电机具备单个车轮独立驱动的特性，因此无论是前驱、后驱还是四驱形式，它都可以比较轻松地实现，全时四驱在轮毂电机驱动的车辆上实现起来非常容易。同时轮毂电机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。 便于采用多种新能源车技术 新能源车型不少都采用电驱动，因此轮毂电机驱动也就派上了大用场。无论是纯电动还是燃料电池电动车，抑或是增程电动车，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。同时，新能源车的很多技术，比如制动能量回收(即再生制动)也可以很轻松地在轮毂电机驱动车型上得以实现。 轮毂电机的缺点 增大簧下质量和轮毂的转动惯量，对车辆的操控有所影响 对于普通民用车辆来说，常常用一些相对轻质的材料比如铝合金来制作悬挂的部件，以减轻簧下质量，提升悬挂的响应速度。可是轮毂电机恰好较大幅度地增大了簧下质量，同时也增加了轮毂的转动惯量，这对于车辆的操控性能是不利的。不过考虑到电动车型大多限于代步而非追求动力性能，这一点尚不是最大缺陷。 电制动性能有限，维持制动系统运行需要消耗不少电能 现在的传统动力商用车已经有不少装备了利用涡流制动原理(即电阻制动)的辅助减速设备，比如很多卡车所用的电动缓速器。而由于能源的关系，电动车采用电制动也是首选，不过对于轮毂电机驱动的车辆，由于轮毂电机系统的电制动容量较小，不能满足整车制动性能的要求，都需要附加机械制动系统，但是对于普通电动乘用车，没有了传统内燃机带动的真空泵，就需要电动真空泵来提供刹车助力，但也就意味了有着更大的能量消耗，即便是再生制动能回收一些能量，如果要确保制动系统的效能，制动系统消耗的能量也是影响电动车续航里程的重要因素之一。 此外，轮毂电机工作的环境恶劣，面临水、灰尘等多方面影响，在密封方面也有较高要求，同时在设计上也需要为轮毂电机单独考虑散热问题。
纯电动汽车驱动电机应用概述 郑金凤 胡冰乐 张翔 (福建农林大学机电工程学院，福建 福州 350002) 摘 要：介绍了目前纯电动汽车的发展状况，叙述了纯电动汽车驱动电机不同类型的特点及相关的控制方法。还介绍了一些目前应用比较广泛的驱动电机控制方法的主要内容及其所解决的相关问题。 关键词：纯电动汽车 驱动电机 矢量控制 直接转矩控制 中图分类号：TP202 文献标识码：A Driving Motor for Electric Vehicles Application Overview Zheng Jinfeng Hu Bingle Zhang Xiang (College of Mechanical and Electronic Engineering，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou 350002，China) Abstract: the current state of development of electric vehicles and features of the electric vehicles are described.Otherwise,driving motors and its control methods are narrated. Also major contents of some driving motor control methods applied extensively at present and its related issues are discussed. Key words：Electric vehicle，Drive motor，Vector control，Direct Torque Control 引言 由于环境保护越来越受消费者和政府的重视，以及能源价格的不断上涨，使得世界的汽车制造商都纷纷加大开新能源汽车开发力度。在去年金融危机的影响下，今年以来，由于全球大多主流的汽车市场纷纷出现衰退，尤其以美国和日本为代表的两大汽车市场出现了急剧下滑，使得美国和日本汽车厂家不得不加速原本保守的计划，从而重新刺激美国和日本等原有核心市场。而电动汽车以电能为能源，具有零排放无污染的突出优点，因此备受汽车界的推崇。在中国，政府今年也不断的推出各种政策来促进纯电动汽车的发展。回顾一下国际上电动汽车的发展史，连这次至少有四次，世界汽车工业界要启动纯电动汽车，但是前三次都失败了。前三次失败主要是因为电池。前三次基本上都是以铅酸电池为基础，由于他的比能量和比价格都比较差，所以没有得到推广。现在随着电池技术的不断发展，使得纯电动汽车的推广得以实现。现在纯电动汽车主要采用的是锂电池，锂电池的比能量是铅酸电池的八到十倍，且质量轻。今年比亚迪、丰田、奇瑞等汽车公司都将推出各自的纯电动汽车。并且电动汽车将可能慢慢成为汽车发展的一种趋势和必然[1,2,3]。 1各种电动汽车驱动电机的性能[4-11] 纯电动汽车关键的难点重点在于电池技术和驱动电机。电池技术已经在一定程度上得到了突破。下面主要讨论一下驱动电机的相关状况。 1.1电动汽车驱动电机控制的关键问题 电动汽车是以车载电源为动力，并采用电动机驱动的一种交通工具。电机及其驱动系统是电动汽车的核心部件之一，由于电动汽车在运行过程中频繁起动和加减速操作，对驱动系统的有着很高的要求。下面主要阐述控制过程中的一些关键问题: （1）用在电动汽车的电动机应具有瞬时功率大、过载能力强(过载3～4倍)、加速性能好，使用寿命长的特点。 （2）电动汽车用电动机调速范围应该宽广，包括恒转矩区和恒功率区。要求在低速运行时可以输出大恒定转矩，来适应快速起动、加速、负荷爬坡等要求；高速时能够输出恒定功率，能有较大的调速范围，以适应平坦的路面、超车等高速行驶要求。
电动车轮毂电机及其电传动系统简析 雷王宏永济电机厂 内容摘要：介绍了美国德莱赛公司170D电动车（电动轮卡车）的电传动系统，并对其轮毂电机、谐波同步发电机这两个大部件的结构特点作了简要分析。 关键词：电动车轮毂电机发电机 EV 一、前言 目前，在我国山西平朔安太堡露天煤矿，因其特殊的作业形式，煤的运输周转是使用大吨位运煤装卸卡车，这些卡车为进口美国德莱赛公司的电动车（型号有170D等几种），载重量达150吨，时速最高可达30公里/小时，这在我国目前还是独一无二。 电动轮卡车外形像一辆大翻斗汽车，其牵引传动控制系统与一般内燃机车的有很大相似之处，但又有特殊性，特别是其特有的电动轮胎别具特色，笔者在此结合对776电动轮大修中遇到的部分零部件实物，并结合对搜集的一些零散外文资料的阅读和规整，对它们作以简要系统的介绍，以供同行共同探讨。 二、传动控制系统 1.系统分析
整个车的动力来源为燃油发动机，主要有美国的卡特发动机、康明斯发动机等几种型号。我们以170D车为例，其装配的传动控制系统均为美国GE公司的配套装置，有关发动机、发电机、电动轮，整流控制柜等的布置示意图如下： 系统硬件布置示意图 1----发动机 2----发电机 3----整流及控制柜 4---- 电阻制动柜 5----电动轮 6----风机 由示意图可见，发动机---同步发电机机组安装在司机室下方，维修时可整体由卡车前方出入，电动轮分别安装在翻斗下方左右两侧，司机室的后面是电气控制柜。实际上，在翻斗下方的中部还安装有液压系统，液压泵在中间，其两侧为油箱，液压系统主要是控制翻斗箱的起落，在此不予赘述。 卡车制停时，司机可通过脚踏板控制刹车盘，其安装在电动轮换向器端（结构示意图见后），同时也可借助电阻制动协助卡车制停。
纯电动汽车的驱动电机系统详解 驱动电机系统是电动汽车三大核心系统之一，是车辆行驶的主要驱动系统，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。一、驱动电机系统介绍驱动电机系统由驱动电机、驱动电机控制器(MCU)构成，通过高低压线束、冷却管路与整车其他系统连接，如图1所示。整车控制器(VCU)根据加速踏板、制动踏板、挡位等信号通过CAN网络向电机控制器MCU发送指令，实时调节驱动电机的扭矩输出，以实现整车的怠速、加速、能量回收等功能。电机控制器能对自身温度、电机的运行温度、转子位置进行实时监测，并把相关信息传递给整车控制器VCU，进而调节水泵和冷却风扇工作，使电机保持在理想温度下工作。驱动电机技术指标参数，如表1所示，驱动电机控制器技术参数如表2所示。1、驱动电机永磁同步电机是一种典型的驱动电机(图2)，具有效率高、体积小、可靠性高等优点，是动力系统的执行机构，是电能转化为机械能载体。它依靠内置旋转变压器、温度传感器(图3)来提供电机的工作状态信息，并将电机运行状态信息实时发送给MCU。旋转变压器检测电机转子位置，经过电机控制器内旋变解码器解码后，电机控制器可获知电机当前转子位置，从而控制相应的IGBT功率管导通，按顺序给定子三个线圈通电，驱
动电机旋转。温度传感器的作用是检测电机绕组温度，并提信息供给MCU，再由MCU通过CAN线传给VCU，进而控制水泵工作、水路循环、冷却电子扇工作，调节电机工作温度。驱动电机上有一个低压接口和三根高压线(V、U、W)接口，如图4所示。其中低压接口各端子定义如表3所示，电机控制器也正是通过低压端口获取的电机温度信息和电机 转子当前位置信息。2、驱动电机控制器驱动电机控制器MCU结构如图5所示，它内部采用三相两电平电压源型逆变器，是驱动电机系统的控制核心，称为智能功率模块，它以IGBT(绝缘栅双极型晶体管)为核心，辅以驱动集成电路、主控集成电路。MCU对所有的输入信号进行处理，并将驱动电机控制系统运行状态信息通过CAN2.0网络发送给整车控制器VCU。驱动电机控制器内含故障诊断电路，当电机出现异常时，达到一定条件后，它将会激活一个错误代码并发送给VCU整车控制器，同时也会储存该故障码和相关数据。驱动电机控制器主要依靠电流传感器(图6)、电压传感器、温度传感器来进行电机运行状态的监测，根据相应参数进行电压、电流的调整控制以及其它控制功能的完成。电流传感器用于检测电机工作实际电流，包括母线电流、三相交流电流。电压传感器用于检测供给电机控制器工作的实际电压，包括动力电池电压、12V蓄电池电压。温度传感器用于检测电机控制系统的工作温度，包括IGBT模块的温度。驱动电
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1 前言 随着能源短缺和环境污染形势日渐恶化，新能源汽车已成为世界各国的重点研发领域。 电动车作为最主要的新能源汽车类型，电驱动技术是其核心技术之一。 随着电池、电机等电动车相关技术的日渐成熟，产品级电动车已经实现量产化，轮毂电机以其突出优势，得到国内外整车及零部件厂商持续的关注和研发投入。 本文对轮毂电机进行概述，说明其技术优势和难点，对当前主流轮毂电机产品及其驱动的电动车进行综述，总结由轮毂电机引发的技术发展趋势。
轮毂电机将2个或多个电机集成于轮毂内部，驱动形式可分为减速驱动和直接驱动。 减速驱动型轮毂电机多采用内转子结构实现减速驱动，由于电机转速高，需要配置减速器降低输出转速并增加转矩，以适应车轮的输出需求。 直接驱动型多采用外转子结构实现直接驱动，无需减速机构，可实现驱动系统轻量化，但装备直接驱动轮毂电机的电动车在起步时，转矩从零开始上升，导致加速性较差。 两种驱动形式的优缺点如表1所示。 直流电机、永磁无刷直流电机、开关磁阻电机、异步电机、永磁同步电机等均可用于研发轮毂电机。 目前先进轮毂电机多采用效率高、功率密度大、可靠性好的永磁同步电机。
表1 不同类型轮毂电机优缺点对比 减速驱动类型的轮毂电机按照减速机构类型，又可分为同轴摆线减速器式轮毂电机、同轴行星齿轮减速器式轮毂电机和偏轴式轮毂电机。
2.2 轮毂电机和轮毂电机电动车优势 轮毂电机作为电动车动力源，本身具有一系列优势，包括：响应速度快、转矩控制精度高、可提供驱动和制动转矩、可独立进行转矩控制、使用寿命长等。 轮毂电机直接安装于驱动轮内，无需设计变速器、万向传动装置、差速器等传统传动部件，将给电动车底盘设计与控制带来巨大变革和优化，包括： （1）系统效率提高,轮毂电机驱动系统比集中式电机驱动效率高出10%以上； （2）转矩响应精度高、响应速度快，可实现分布式驱动轮独立控制； （3）底盘布置自由度高，整车轻量化程度大幅提高；是混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车的优选动力源； （4）有利于实现更加优化的分布式驱动、制动控制，更便于自动驾驶上层控制策略的实现。
硕士学位论文 二0一五 年 六 月 作者姓名 指导教师 学科专业 控制工程
摘要 本文在开始先介绍了研究电动汽车的背景及其意义，并介绍了电动汽车在国内外的发展现状，然后从电动汽车的燃油经济性，驱动性，安全性及舒适度，三个方面分析了电动汽车比其他燃料汽车存在的优越性。电动机是电动汽车的核心部件，本文中从其驱动方式把电动机分为四大类，直流有刷电动机，永磁同步电动机，永磁无刷直流电动机和开关磁阻电动机。本章从工作原理与性能方面分析了，这四种电动机各存在的优点和不足。从中得出永磁同步电动机是电动汽车比较理想的选择。本文刚开始介绍了永磁同步电动机PMSM的三种不同的控制方式，恒压频比控制，矢量控制，直接转矩控制，并从三者之间比较得出，PMSM采用直接转矩控制DTC的方式有着比其他两者更好的稳定性。 随后从永磁同步电动机PMSM的结构及其特点，分析了其优越性，并建立数学模型，根据空间矢量坐标关系推导出PMSM的在各坐标系下DTC的原理。本章分析了定子磁链与电磁转矩的估算和滞环控制，通过其原理研究了开关表控制的方式，并对PMSM的直接转矩控制DTC的Matlab/Simulink仿真，最终得出了DTC 较其它控制方式的稳定性。 其次分析了永磁同步电机PMSM的直接转矩控制DTC存在的诸多缺点，并提出基于SVM技术的SVPWM的控制方式，即空间矢量调制DTC控制策略，通过Matlab/Simulink仿真，得出SVPWM比PMSM DTC有着更好的稳定性。 TI公司推出的TMS320F2812 DSP芯片的控制系统设计，从硬件电路的设计和软件的设计，两个方面研究了该芯片。DSP硬件方面包含了智能模块的自保护特性，并设计了检测电路，保护电路，驱动电路和CAN通信等模块，软件系统方面分析了，其初始化流程图，接收流程图等。 关键词：永磁同步电机；直接转矩控制；DSP；SVPWM
一种电动车轮毂电机 作者：暂无 来源：《电动自行车》 2017年第11期 著录项 申请号：CN201621318582.9 申请日：20161202 公开（公告）号：CN206180760U 公开日：20170517 申请（专利权）人：温岭市九洲电机制造有限公司 发明人：钟治平，付开强 主分类号：H02K7/00 分类号：H02K7/00，H02K5/04，H02K1/16，B60K7/00 摘要 本实用新型涉及一种电动车轮毂电机。本实用新型的一种电动车轮毂电机，包括：定子总成、转子总成、电机轴和端盖。轮辋上具有用于安装气门嘴的气门嘴安装孔，端盖固定在轮辋上，端盖的外周边缘上具有与气门嘴安装孔位置相对且供气门嘴穿出的缺口，定子铁芯外径为 205.01～212 mm。其有益效果是：通过在外周边缘上设计缺口，并通过对缺口的位置进行合理布置，使得气门嘴在安装时能够从缺口穿出使得气门嘴的安装位置不会发生偏差，进而使得气门嘴的密封效果不受影响。本实用新型的定子结构合理优化了电机磁路设计中的电功率与磁功率，避免了因电机在短时过载出现急剧发热的现象，防止了绕组绝缘层被破坏和霍尔位置传感器失效的问题，增加了电机的使用寿命。 权利要求 1. 一种电动车轮毂电机，包括：定子总成、转子总成、电机轴和端盖。所述转子总成包括轮辋、固定在轮辋内周的导磁环和设置在导磁环内壁上的永磁体，定子总成包括定子铁芯和支架，定子铁芯固定在支架上，电机轴穿设在支架的安装孔内；所述轮辋上具有用于安装气门嘴的气门嘴安装孔；所述端盖固定在轮辋上。其特征在于：所述端盖的外周边缘上具有与气门嘴安装孔位置相对且供气门嘴穿出的缺口；所述定子铁芯外径为 205.01～212 mm，定子铁芯槽的槽口宽度与定子铁芯外径、定子铁芯内径、定子铁芯的轭部厚度、定子铁芯槽数满足以下关系：定子铁芯槽的槽口宽度＝（α+ 定子铁芯的单层硅钢片厚度的数值）×π×（定子铁芯外径 - 定子铁芯内径 - 定子铁芯的轭部厚度）/ 定子铁芯槽数。其中：α 的取值范围是 0.31~0.89；α+ 定子铁芯的单层硅钢片厚度的数值为 0.9~1.2。 2. 根据权利要求 1 所述的一种电动车轮毂电机，其特征在于：端盖上设置的缺口的体积占端盖总体积的 0.01％~2％。 3. 根据权利要求 1 所述的一种电动车轮毂电机，其特征在于：所述端盖上还设置有与供气门嘴穿出的缺口对称的另一缺口，两个缺口以端盖的中心点形成中心对称。 4. 根据权利要求 1 所述的一种电动车轮毂电机，其特征在于：所述缺口为弧形凹口、半圆形凹口或者方形凹口。 5. 根据权利要求 1 所述的一种电动车轮毂电机，其特征在于：所述轮辋内周上具有呈环状的导磁环；所述端盖固定在导磁环的端面上；所述缺口的底部与导磁环内壁之间的距离为 1.2~7.5 mm。
ID号：9034790 受控文件归档日期：2009-04-21 09:13:27 编码：ID号：xxxxxxx 受控文件归档日期：2009-04-xx 编 码： JLYY-XX -09 电动汽车用电机及控制器 技术条件 编制： 校对： 审核： 审定： 标准化： 批准： 浙江吉利汽车研究院有限公司 二○○九年五月
前言 为了规范电动汽车用电机及控制器的技术特性，控制驱动电机及控制器系统质量和出厂检验规则编制了本标准。 本标准由浙江吉利汽车研究院有限公司提出。 本标准由浙江吉利汽车研究院有限公司新能源技术开发部负责起草。 本标准主要起草人：刘波。 本标准于2009年5月13日发布并实施。
1 范围 本标准规定了吉利电动汽车使用的电机及控制器型号、要求、检验规则、标志、随车技术文件、包装、运输、贮存及质量承诺。 本标准适用于吉利电动汽车用的驱动电机及其控制器。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB 755-200 旋转电机定额和性能 GB/T 2423.17-1993 电工电子产品基本环境试验规程试验Ka：盐雾试验方法 GB/T 4772.1-1999 旋转电机尺寸和输出功率等级第1部分：机座号56～400和凸缘号55～1080 GB/T 4942.1-1985 电机外壳防护分级 GB/T 4942.2-1993 低压电器外壳防护等级 GB 10068.2-2000 轴中心高为56 mm及以上电机的机械振动—振动的测量、评定及限值 GB 10069.3-1988 旋转电机噪声测定方法及限值噪声限值 GB/T 12665-1990 电机在一般环境条件下使用的湿热试验要求 GB/T 12668-1990 交流电动机半导体变频调速装置总技术条件 GB 1471l-1993 中小型旋转电机安全通用要求 GB/T 17619-1998 机动车电子电器组件的电磁辐射抗扰性限值测量方法 GB/T 18488.2-2001 电动汽车用电机及其控制器试验方法 GB/T 2900.25-1994 电工术语旋转电机 GB/T 2900.26-1995 电工术语控制电机 GB/T 2900.33-1993 电工术语电力电子技术 GB/T 10069.1-2006 旋转电机噪声测定方法及限值第1部分：旋转电机噪声测定方法 GB 10069.3 旋转电机噪声测定方法及限值第3部分：噪声限值 GB/T 18488.1-2001 电动汽车用电机及其控制器技术条件 GB/T 18488.2-2001 电动汽车用电机及其控制器试验方法 3 定义
电动汽车电机控制器 一、电机控制器的概述 根据GB/T18488.1-2001《电动汽车用电机及其控制器技术条件》对电机控制器的定义，电机控制器就是控制主牵引电源与电机之间能量传输的装置、是由外界控制信号接口电路、电机控制电路和驱动电路组成。 电机、驱动器和电机控制器作为电动汽车的主要部件,在电动汽车整车系统中起着非常重要的作用,其相关领域的研究具有重要的理论意义和现实意义。 二、电机控制器的原理 图1汽车电机控制器原理图 电机控制器作为整个制动系统的控制中心，它由逆变器和控制器两部分组成。逆变器接收电池输送过来的直流电电能，逆变成三相交流电给汽车电机提供电源。控制器接受电机转速等信号反馈到仪表，当发生制动或者加速行为时，控制器控制变频器频率的升降，从而达到加速或者减速的目的。 三、电机控制器的分类 1、直流电机驱动系统 电机控制器一般采用脉宽调制(PWM)斩波控制方式，控制技术简单、成熟、成本低，但效率低、体积大等缺点。 2、交流感应电机驱动系统 电机控制器采用PWM方式实现高压直流到三相交流的电源变换，采用变频调速方式实现电机调速，采用矢量控制或直接转矩控制策略实现电机转矩控制的快速响应。 3、交流永磁电机驱动系统 包括正弦波永磁同步电机驱动系统和梯形波无刷直流电机驱动系统，其中正弦波永磁同步电机控制器采用PWM方式实现高压直流到三相交流的电源变换，采用变频调速方式实现电机调速；梯形波无刷直流电机控制通常采用“弱磁调速”方式实现电机的控制。由于正弦波永磁同步电机驱动系统低速转矩脉动小且高速恒功率区调速更稳定，因此比梯形波无刷直流电机驰动系统具有更好的应用前景。
4、开关磁阻电机驱动系统 开关磁阻电机驱动系统的电机控制一般采用模糊滑模控制方法。目前纯电动汽车所用电机均为永磁同步电机，交流永磁电机采用稀土永磁体励磁，与感应电机相比不需要励磁电路，具有效率高、功率密度大、控制精度高、转矩脉动小等特点。 四、电动控制器的相关术语 1、额定功率：在额定条件下的输出功率。 2、峰值功率：在规定的持续时间内，电机允许的最大输出功率。 3、额定转速：额定功率下电机的转速。 4、最高工作转速：相应于电动汽车最高设计车速的电机转速。 5、额定转矩：电机在额定功率和额定转速下的输出转矩。 6、峰值转矩：电机在规定的持续时间内允许输出的最大转矩。 7、电机及控制器整体效率：电机转轴输出功率除以控制器输入功率再乘以100%。
轮毂电机在电动车应用概述 1 轮毂电机系统的概念与应用领域 轮毂电机系统是本文提出的概念。通常，人们称其为轮毂电机，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。实际上，以上称谓严格来说都是不准确的。"轮毂电机、轮式电机和车轮电机"都侧重于电机，而"电动轮"侧重于车轮。若从系统观点出发，我们所指确切应为驱动电机和车轮紧密集成而形成的一体化的多功能系统，即为"integrated motor and wheel system"。为了方便起见，本文对已经被工程界广泛应用的"轮毂电机"和"in-wheel motor"稍作修改，以"轮毂电机系统"和"in-wheel motor system"作为中英文称谓。 轮毂电机系统在各种交通工具中都有应用。不同的应用场合对轮毂电机的结构型式和技术性能等都提出了不同的要求，相应的产生了各种轮毂电机系统及其特色技术。本文的主要研究对象是汽车用轮毂电机系统。 2 轮毂电机系统的发展历史 轮毂电机系统的诞生可以一直追溯到电动汽车诞生的初期，而轮毂电机在电动汽车上的广泛应用主要集中在近几年的概念车上。 最早见诸于文献的有关轮毂电机及其应用来自于著名汽车公司保时捷的创始人保时捷（F. Porsche）。1900年，保时捷研制了两个前轮装备轮毂电机的前轮驱动双座电动汽车，并在电动汽车比赛中取得了最好的成绩。图2所示为保时捷研制的轮毂电机驱动电动汽车。值得引起注意的是，保时捷在1902年就研制出了采用发动机和轮毂电机的混合动力汽车，取得山地汽车拉力赛的好成绩。1910年，保时捷研制了军用陆地列车，最前面的机车装备发动机和发电机，后面的10辆列车利用轮毂电机驱动（图3）。可以说，保时捷是基于轮毂电机的电动汽车和混合动力汽车之父。 20世纪50年代，美国人罗伯特发明了电动汽车轮毂，并申请了专利。1968年这种轮毂被通用电器公司应用在大型矿用自卸车上。采用轮毂电机的电动汽车具有一个明显的优点，就是可以采用采用扁平的车架结构，因此在需要频繁上下车的城市公共交通客车上大量应用。图所示为许多汽车公司研制的低车架和低地板公交车上应用的轮毂电机结构。 轮毂电机系统驱动作为电动汽车的一种重要驱动形式，得到了各大汽车厂商和组织的重视。自90年代起，日本就推出了一系列轮毂电机系统驱动的电动汽车，如TEPCO的IZA，NIES的Eco，Luciole等等，最近又有三菱的Colt、Lancer Evolut MIEV，本田的FCX concept等新车型。通用自2002年开始推出的概念车AUTOnomy(自主魔力)、Squel采用的都是轮毂电机系统驱动。与此同时，各大厂商加大了对轮毂电机系统的研发力度，高性能的新型轮毂电机系统不断涌现，轮毂电机的门类不断丰富，性能不断提高，著名的轮毂电机厂商有加拿大的TM4、美国的Wavecrest等。 3 轮毂电机的结构型式、电机应用类型及特点分析 3.1 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。轮毂电机动力系统根据电机的转子型式主要分成两种结构型式：内转子型和外转子型。图4所示为两种型式轮毂电机的结构简图。通常，外转子型采用低速外传子电机，电机的最高转速在1000－1500r/min左右，无任何减速装置，电机的外传子与车轮的轮辋固定或者集成在一起，车轮的转速与电机相同。内转子型则采用高速内转子电机，同时装备固定传动比的减速器。为了获得较高的功率密度，电机的转速通常高达10000r/min。减速结构通常采用传动比在10：1左右的行星齿轮减速装置，车轮的转速在在1000r/min左右。 高速内转子的轮毂电机具有较高的比功率，质量轻，体积小，效率高，噪声小，成本低；缺点是必须采用减速装置，使效率降低，非簧载质量增大，电机的最高转速受线圈损耗、摩擦损耗以及变速机构的承受能力等因素的限制。低速外转子电机结构简单、轴向尺寸小，比功率高，能在很宽的速度范围内控制转矩，且响应速度快，外转子直接和车轮相连，没有减速机构，因此效率高；缺点是如要获得较大的转矩，必须增大发动机体积和质量，因而成本高，加速时效率低，噪声大。图所示为两种结构形式的轮毂电
1 引言 全世界的汽车保有量和使用量巨大，而且增长迅速。21世纪，人类将面临严峻的能源和环境挑战，研究开发节能、环保和安全的汽车是实现交通可持续发展的必由之路。其中，电动汽车以其在使用过程超低排放/零排放、能源利用多元化和高效化、便于实现智能化控制等方面的技术优势备受重视，呈现加速发展态势。在电动汽车诸多电力驱动系统型式中，采用轮毂电机系统的动力系统结构型式正日益成为发展方向，而轮毂电机系统作为关键总成成为电动汽车领域的研究重点和研究热点。本文在综合大量文献的基础上，针对轮毂电机系统的研究进展进行了综合分析。论文阐述了轮毂电机系统的概念，回顾了轮毂电机及其在电动汽车上研究和应用历史，对比分析轮毂电机的结构型式、电机应用类型以及性能特点，在剖析轮毂电机驱动系统结构型式对整车性能的积极和消极影响的基础上总结出轮毂电机系统的设计开发的关键技术问题。 2 轮毂电机系统的概念与应用领域 轮毂电机系统是本文提出的概念。通常，人们称其为轮毂电机，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。实际上，以上称谓严格来说都是不准确的。“轮毂电机、轮式电机和车轮电机”都侧重于电机，而“电动轮”侧重于车轮。若从系统观点出发，我们所指确切应为驱动电机和车轮紧密集成而形成的一体化的多功能系统，即为“integrated motor and wheel system”。为了方便起见，本文对已经被工程界广泛应用的“轮毂电机”和“in-wheel motor”稍作修改，以“轮毂电机系统”和“in-wheel motor system”作为中英文称谓。
电动汽车轮毂电机原理及安装 轮毂电机技术又称车轮内装轮毂电机技术，它的最大特点就是将动力、传动系统和制动装置都整合到轮毂内。直白点说，就是给汽车轮子里面装上“发动机”，使单个车轮得以实现独立驱动。这是不是有点脚踏“风火轮”的感觉？ 电动汽车轮毂电机的安装图： 电动汽车轮毂电机原理： 电动汽车轮毂电机总成及控制系统属于汽车零部件，是电动汽车零部件的关键核心部件，该系统的特点是：将电机系统、刹车系统、悬挂系统于一身的独特设计，有永磁无刷同步电动汽车轮毂电机和开关磁阻轮毂电机，可采用PWM控制和交流变频控制，洛阳合能电气这种完善的产品设计，具有效率高、重量轻、寿命长、噪音低、匹配强、结构简单，组装容易、功能齐全、独立悬挂、安全可靠的特点。其中： ①、集成化轮毂总成：将轮毂电机的电机系统，变速系统，刹车总成、悬架
总成融为一体，结构紧凑简单牢固，便于整体车辆的设计和便于任何车辆的改装设计及油电混合动力汽车的设计。 ②、变频双动力驱动：轮毂电机在车辆起步时用变频方法促使电机有较大输出转矩，以满足车辆的起步要求，正常运行时减少电流输出以节省电力。 ③、电子差速控制：在控制车轮转速的基础上，以车轮的滑移率为控制目标，以驱动轮的转矩而控制变量。在保证汽车操纵较高性和平顺性前提下，当汽车直线行驶时，平均分配两驱动轮的转速和转矩，在汽车转向时利用敏感电路输入不同的转速和转矩。使两驱动轮的滑移率最低，实施电子差速确保行驶安全性。 而且，不用车桥、变速箱等机械部件而直接悬挂在车身上安装轮胎，传动消耗等于零，转动效率百分之百。与传统的电机传动轴-变速箱-差速器-车桥等电动汽车机械传动系统有质的变化，因而整体结构，驱动性能，综合效率，续驶里程优于任何形式的驱动结构，可配置成两轮驱动和四轮驱动，是电动汽车驱动系统的首选，而且可与任何型号的汽车相匹配，组成电油混合动力汽车，轮毂电机驱动是未来电动汽车驱动形式的发展方向。
电动车轮毂电机及其电传动系统简析 公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
电动车轮毂电机及其电传动系统简析 雷王宏永济电机厂 内容摘要：介绍了美国德莱赛公司170D电动车（电动轮卡车）的电传动系统，并对其轮毂电机、谐波同步发电机这两个大部件的结构特点作了简要分析。 关键词：电动车轮毂电机发电机 EV 一、前言 目前，在我国山西平朔安太堡露天煤矿，因其特殊的作业形式，煤的运输周转是使用大吨位运煤装卸卡车，这些卡车为进口美国德莱赛公司的电动车（型号有170D等几种），载重量达150吨，时速最高可达30公里/小时，这在我国目前还是独一无二。 电动轮卡车外形像一辆大翻斗汽车，其牵引传动控制系统与一般内燃机车的有很大相似之处，但又有特殊性，特别是其特有的电动轮胎别具特色，笔者在此结合对776电动轮大修中遇到的部分零部件实物，并结合对搜集的一些零散外文资料的阅读和规整，对它们作以简要系统的介绍，以供同行共同探讨。 二、传动控制系统 1.系统分析
整个车的动力来源为燃油发动机，主要有美国的卡特发动机、康明斯发动机等几种型号。我们以170D车为例，其装配的传动控制系统均为美国GE公司的配套装置，有关发动机、发电机、电动轮，整流控制柜等的布置示意图如下： 系统硬件布置示意图 1----发动机 2----发电机 3----整流及控制柜 4---- 电阻制动柜 5----电动轮 6----风机 由示意图可见，发动机---同步发电机机组安装在司机室下方，维修时可整体由卡车前方出入，电动轮分别安装在翻斗下方左右两侧，司机室的后面是电气控制柜。实际上，在翻斗下方的中部还安装有液压系统，液压泵在中间，其两侧为油箱，液压系统主要是控制翻斗箱的起落，在此不予赘述。 卡车制停时，司机可通过脚踏板控制刹车盘，其安装在电动轮换向器端（结构示意图见后），同时也可借助电阻制动协助卡车制停。