电动车轮的驱动技术摘要：介绍了电动车轮驱动技术的发展，电动车轮的类型和特点，以及电动车轮驱动技术的优势，对目前电动车轮驱动技术中的关键技术问题和电动车轮电动汽车的发展趋势进行了讨论，提出了相应的发展建议。关键词：电动车轮；电动车；驱动技术（一）引言随着汽车保有量的不断增加和能源的日益紧缺，人们对环境保护的意识逐步增强，汽车在带给人类方便、快捷、舒适的现代生活的同时，也引起了日益严重的环境污染和不断加剧的能源短缺问题，燃油发动机在现代汽车动力系统中的统治地位也逐渐被动摇。目前，电动车作为唯一能达到零排放的机动车越来越受到人们的欢迎，电动车轮技术作为电动车的一个重要的发展方向，以其独特的技术优势越来越受到汽车开发商的关注。电动车轮作为独立的驱动部件，集电动机传动机构、制动器等于轮毂，是一种独特的驱动单元。使用电动车轮技术的电动车普遍具有控制灵活、结构紧凑、绿色环保、传动效率高等优点。（二）电动车轮驱动技术的发展最早的电动车轮结构产生在20世纪50年代初，是由美国人罗伯特发明的，其结构如图1所示，该轮毂装置中融合了电动机、减速机构、制动器。电动机的输出力矩传递到减速机构的输入轴，经减速后，增大的力矩传递给轮辋，最后驱动车轮旋转，这种结构最早应用在大型矿用自卸车上，是美国通用电气公司于1968年推出的。到20世纪70年代，我国也开始研制大型矿用电动车轮自卸车，自1977年湖南湘潭电机厂研制成功第一台电动车轮自卸车样车以后，又先后生产了一系列电动车轮自卸车，目前我国的电动车轮自卸车性能日臻完善，某些型号也达到了国际领先水平。20世纪90年代初期，清华大学轻型电动车科研组首先将电动车轮的思想勇勇于电动自行车的研制，并研制出半轴式鸟笼结构的电动轮毂，因此成为世界上最早将电动车轮传动结构应用于电动自行车的单位。这种电动轮毂采用了告诉有刷电机、减速齿轮和离合器。半轴式鸟笼结构，就是将中心轴，即自行车轮轴的中段膨胀成一个“鸟笼”，轴也就分为左、右两段，即左、右半轴式结构，鸟笼中放置盘式电机。这种“鸟笼式”的特点是把电机很好地保护了起来，除工作力矩外，没有任何外力会作用到电机上，其结构见图2。整个轮毂的内部结构非常精巧、紧凑，总重35kg，体积为Φ190mm×110mm。电动车轮电动汽车被认为具有集中电机驱动电动车喝传统电动车无法比拟的优点，是未来燃料电池汽车高端车辆的理想选择，世界上多家汽车公司和研究机构都在进行电动车轮电动车的研究。自1991年日本人在美国申请专利以后，日本在电动汽车的电动车轮研究方面一直处于领先地位。（三）电动车轮结构类型及特点根据电动车轮的驱动类型，可以将电动车轮分为减速驱动型和直接驱动型。减速驱动型电动车轮多采用内转子高速电动机，这种电机一般转速高、转矩小，为了满足车轮的实际转速要求，通常需匹配一个相应的减速机构。减速机构一般安装在电动机与车轮之间，起到减速和增矩的作用，以保证电动车在低速时能获得足够大的转矩。减速驱动型电动车轮具有比功率较高、质量轻、效率高、噪声小、成本低等优点，但因为电动机转速较高，必须用减速机构降低转速以获得较大的转矩，因此作为非簧载质量的整个电动轮的质量依然比传统的内燃机汽车重。减速机构多为行星齿轮减速装置，其结构紧凑、减速比较大，也有采用外啮合圆柱齿轮减速装置的，但轴向尺寸过大，径向质量分布不均。为了减少电动车轮的非簧载质量，出现了直接驱动型电动车轮，这种电动车轮去掉了减速驱动型电动车轮中的减速机构，大大减少了非簧载质量，也简化了整个电动车轮的结构。这种电动车轮多采用外转子电动机，直接将外转子安装在车轮的轮辋上驱动车轮转动。然而电动车在起步时一般需要较大的转矩，也就是说安装在直接驱动型电动轮中的电动机，必须具有较好的转矩特性，能在低速时提供大转矩。另外，还必须具有很宽的转矩和转速调节范围。直接驱动型电动车轮中采用的外转子电动机结构简单，轴向尺寸小，能够在很宽的速度范围内控制转矩，且响应速度快，又因为没有减速机构，所以效率较高。如果要获得较大的转矩，必须增大电动机的体积和质量，但成本较高，在加速时效率却很低，且噪声很大。（四）电动车轮驱动的优势电动车采用电动驱动技术后能量源与驱动电机之间的功率传递采用软电缆，摆脱了传统机械传动的设计约束，给整车带来了很多优点：（1）采用电动车轮技术，在同样功率需求的情况下，可以将单个电动机功率分配给多个电动机。相应地，对电气和机械传动零部件的要求都可以降低，便于设计与生产。在大型矿用载重汽车上，机械传动很难传递的大转矩，就是利用电动车轮结构实现传递的。（2）取消了离合器、变速器、传动轴、差速器等部件，使传动系统得到简化，有利于汽车实现轻量化目标；由于减少了精密机械部件的加工费用，使整车生产成本也有望降低；由电动机直接驱动车轮甚至两者集成为一体，便于实现机电一体化。（3）由于去掉了机械传动部分，相对于保留机械传动系的电动车，其传动效率得到提高。（4）提高汽车的通过性能。这主要来自于两方面，一方面，简化的传动系统可以提高车辆的离地间隙，另一方面，使用全轮驱动和驱动轮单独控制的措施，可以最大限度地利用地面的附着能力。（5）电动车轮与动力源之间采用软电缆链接，且占用空间少，因此使整车布置设计非常灵活，对于电动客车来说，便于实现低地板化行李箱及乘客位置设计更灵活，并且也有的空间来布置电池。整车质量分布设计自由度大，可以更合理地分配轴向载荷。（五）电动车轮的关键技术电动车轮由于自身的结构特点，使得这一技术在电动汽车上有广泛的应用前景，但是，目前电动车轮的关键技术还没有完全突破，主要有以下四个方面的关键技术：（1）研制调速范围宽，转矩变化范围大，结构紧凑的电动机。（2）解救电动机的冷却、密封和抗振动技术。（3）开发效率高、结构紧凑和重量轻的减速装置。（4）可靠性高、性能好的电子差速器。（六）电动车轮的发展趋势电动车轮在汽车上推广主要受两个方面因素制约，一方面要解决电动车轮的关键技术；另一方面是在关键技术解决之后，电动车轮的成本应大幅度下降，用户能接受因使用电动车轮后而增加的成本。轿车采用电动车轮技术还有许多问题需要解决，不会很快推广使用。轿车的舒适性要求高，行驶速度高，电动车轮引起的非簧载质量增加会引起平顺性下降，需要进一步解决；轿车的速度变化范围宽，采用固定速比的减速装置，对电动车轮的转矩性要求高，技术上还存在一定困难；轿车的车轮直径较小，电动车轮的不止有一定困难，电动车轮的密封、冷却和抗振性还有许多问题需要解决。大客车采用电动车轮技术日益增多。大客车的车轮旋转速度较低。采用固定速比的减速装置后，电动车轮的性能可以满足车辆行驶性能的要求；大客车特别是低地板大客车采用电动车轮结构后，可以容易实现原来中央驱动结构由主减速器和论辩减速两级减速才能完成的功能，既简化传动系统，又有利于解决电动车轮引起的非簧载质量对平顺性的影响；电动车轮引起的成本增加在大客车的成本中所占比重不大，能够为用户所接受。（七）结语电动车轮技术作为一项新技术，具有结构紧凑、可以改善车辆驱动性能和行驶性能，有利于整车布置等特短，无论是在电动自行车之类的轻型车辆，还是电动汽车或是重型矿用车上，都有着广阔的应用前景。虽然电动车轮技术中有些关键问题还没有得到完全解决，但采用电动车轮技术哦的电动车与传统车相比，确实存在着许多不可比拟的优势，所以，以电动车轮技术为特征的电动车是未来电动车的发展方向。参考文献：1．彭谦。大型电动轮自卸车的发展概况及趋势[J]。矿山机械，2000（2）：12-13。2．宋佑川，金国栋。电动轮的类型与特点[J]。城市公共交通，2004（4）：16-18。3．陈勇，张建荣，张大明。电动轮技术在电动汽车中的应用和发展[J]。机械设计与制造，2006（10）：169-171。
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12月29日，2021未来汽车生态大会云端召开。本届大会主题为“智能低碳 共创共享”，大会由中国电子信息产业发展研究院指导，新能源汽车报、智能网联汽车杂志、赛迪传媒联合主办。汽车产业是经济增长的重要引擎，电动化、智能化、网联化已经成为全球汽车产业发展的必然趋势。建设汽车强国，亟需提高技术创新能力，完善支持政策体系，营造良好产业发展环境，充分发挥企业市场主体作用，加快构建政产学研用协同创新的未来汽车新生态。本届大会汇聚业界专家、企业家，通过政策解读、热点剖析、战略研讨，为汽车产业生态建设建言献策，全力推动我国汽车产业实现高质量发展。工业和信息化部装备工业一司副司长郭守刚、中国电子信息产业发展研究院副院长张小燕为大会致辞，中国工程院院士、北京理工大学教授孙逢春发表主旨报告。威马汽车创始人、董事长兼CEO沈晖，美团副总裁、首席科学家夏华夏，零跑科技联合创始人、董事、总裁吴保军，百度智能驾驶事业群副总裁、首席安全运营官魏东，北京华商三优新能源科技有限公司总工程师杜岩平，欧洲汽车工业协会高级总监张硕，中汽创智科技有限公司基础软件首席技术官秦民，毫末智行联合创始人兼CEO顾维灏，北京四维图新科技股份有限公司副总裁张建平，奥动新能源汽车科技有限公司高级副总裁杨烨，福田奥铃新能源及专用车营销总经理康界炜发表主题演讲。中国软件评测中心总工程师陈渌萍做成果发布。郭守刚在致辞中强调，创新支持方式，加大推广应用力度。开展好新能源汽车下乡活动、换电模式应用试点和燃料电池汽车示范应用，启动公共领域车辆全面电动化试点，提升公交、出租、物流等公共领域车辆电动化水平。加快充换电基础设施建设，鼓励地方出台充电、停车、过路过桥等使用环节的优惠政策，推动汽车由购买管理向使用管理转变。张小燕在致辞中表示，当前，汽车产业进入新发展阶段，新能源汽车和智能网联汽车已成为促进全球汽车产业转型升级和世界经济持续增长的重要引擎。汽车产业生态正向网状化发展，信息通信技术加快与汽车产业融合，汽车产业成为践行“双碳目标”的先锋。近年来，我院在新能源汽车和智能网联汽车等新兴领域加大研究力度，取得了系列研究成果。中国工程院院士、北京理工大学教授孙逢春发表题为《双碳战略下中国新能源汽车发展》的主旨报告，他表示，未来智能网联新能源汽车集成智能电驱动动力单元、轮毂电驱动、可变结构智能线控底盘、全气候可更换式智能车舱等子系统，并由多域智能控制器，通过车载高速网络实施对整车的智能驾驶与安全控制。威马汽车创始人、董事长兼CEO沈晖分享《绿色低碳-走在困难但正确的道路上》主题演讲，他认为，为实现双碳目标、推动产业绿色转型，关键都在于“电”——改变火力发电的传统生产方式。因此，在能源制造领域，寻找绿色发电方式。在能源使用领域，减少不可再生资源的使用与透支。在能源回收领域，探索全新的储能方案。在能源消费领域，完善可再生能源电能的定价机制，同时划定能源消费红线，教育大众能源消费观念。美团副总裁、首席科学家夏华夏以《美团自动配送车的商业化探索》为题分享了自己的看法，他表示，自动配送对于物流产业、以及整个国民经济发展有重要意义。自动配送有足够复杂的场景，可以不断打磨自动驾驶技术。自动配送的安全，涉及到系统、车辆、运营流程等，在这些方面，美团已经有相当的探索和积累。自动配送的政策和标准，需要行业一起来努力创新和突破。零跑科技联合创始人、董事、总裁吴保军在主题演讲《智能低碳共创共享》中阐述了自己的看法，他认为，零跑科技通过5年的自研，在智能方面实现了全栈自研，在核心技术方面，实现了全面自研自制。know how的技术团队，能将能源的管理单元和控制单元更完美地进行智能匹配，提升能源的利用效率；另一方面，也更有利于我们将更高能源利用效率的技术，快速结合进入自身的产品研发周期当中，加快低碳化技术的应用。百度智能驾驶事业群副总裁、首席安全运营官魏东发表了《百度自动驾驶产业化实践》主题演讲，他表示，自动驾驶成为汽车产业转型升级的新引擎。目前百度已实现自动驾驶技术的全栈自主研发，累计开放了九个版本的自动驾驶能力，适应场景泛化持续迭代技术能力，并打造了开源开放的自动驾驶技术平台，与行业共建全球自动驾驶产业高地。北京华商三优新能源科技有限公司总工程师杜岩平分享《新型电力系统下的车网互动解决方案》主题演讲，他认为，电动汽车既是能源消费终端，又是储能装置。充电桩可以成为连接用户、电动汽车与电网的纽带，通过充电桩双向充放电技术（V2G）、有序充电技术的应用，可以使用充电功率可调可控、反向支撑电网，让户深度参与电网调节，满足清洁能源消纳、削峰填谷、参与电力交易等电网调节需求。中国软件评测中心总工程师陈渌萍发布《车载人工智能计算芯片白皮书（2021年）》，她认为，智能网联汽车产业规模迅速增长，自动驾驶成为热点，车载人工智能芯片是实现自动驾驶的硬件核心之一。为更好地推动产业发展，首先应布局车载人工智能芯片产业链，系统化促进技术创新。其次要促进企业间的交流协作，推动合作与发展。最后要完善产业链配套保障，提升国产车载人工智能芯片竞争力。欧洲汽车工业协会高级总监张硕在主题演讲《欧美日汽车行业碳减排政策浅析》中阐述了自己的看法，他表示，汽车行业对实现双碳目标的贡献巨大，需要上下游产业统筹和推进，新能源汽车的发展需要长期的投入和支持。目前，新能源汽车产业的发展已经具备了足够的准备期，可预见性的政策体系正在加速该行业的快速发展。欧盟、美国、日本已经发布了面向2035年前后的国家层面战略，中国需要根据特色与国际经验制定相应的发展计划。中汽创智科技有限公司基础软件首席技术官秦民分享《中汽创智汽车操作系统方案》主题演讲，他表示，车用基础软件市场目前由基础型操作系统，及衍生的定制型操作系统和ROM型操作系统为主，中汽创智车用操作系统将基于AUTOSAR组织标准开发以实现汽车系统软硬件解耦。打造从OS到云端的全栈式SOA软件架构，构建车辆物理/硬件平台、操作系统、智能应用/算法、云平台的跨域集成系统框架。毫末智行联合创始人兼CEO顾维灏发表《自动驾驶——产品为王、规模制胜》主题演讲，他认为，毫末在数据智能的领域落地的较多，数据、产品首先要形成闭环，毫末形成了数据智能的思想钢印，包括数据闭环的思想，以及数据智能最重要的两个方面——成本和速度，在这些方面都需要严格要求。在所有的系统建设过程中，需要考虑好数据闭环，包括数据收集、数据整理、AI训练、系统测试等方面所付出的成本和迭代的速度。北京四维图新科技股份有限公司副总裁张建平在主题演讲《智能低碳共创共享》中阐述了自己的看法，他表示，高精度地图将为自动驾驶技术赋能，其能够有效解决自动驾驶的功能痛点，配合超视距传感器，将实现自动驾驶的全方位风险控制。目前，支持自动驾驶全场景的高精度地图产品组合将实现辅助定位、安全驾驶、车道偏离预警、速度限制、自适应前灯调节等功能，为用户提供全方位的出行保障。奥动新能源汽车科技有限公司高级副总裁杨烨以《换电，让用户提升补能体验，让电池共享最大价值》为题分享了自己的看法，她表示，解决好用户的公共补能需求，才能进一步助力电动汽车大规模普及。而换电模式不仅实现了可充、可换、可升级，有效的解决了C端补能需求。同时，让电池在全生命周期内共享最大价值，在换电模式下电池将会更安全，更健康。福田奥铃新能源及专用车营销总经理康界炜发表《践行碳中和，领跑新能源》主题演讲，他表示，在“2030碳达峰、2060碳中和”的背景下，商用车绿色低碳势在必行。智蓝轻卡新能源作为城市物流引领者，聚焦城市配送、冷链运输、环卫三大场景。在智能制造方面，智蓝掌握新能源核心自主研发能力；拥有国内领先的新能源智能制造基地；链合全球顶级的三电行业供应链。未来，智蓝轻卡新能源将引领服务升级，提供最优质的服务渠道和最佳服务解决方案。为认真贯彻落实制造强国、汽车强国战略，牢牢把握汽车产业变革趋势，实现“3060”目标，着力壮大新增长点形成发展新动能，结合《新能源汽车产业发展规划（2021-2035 年）》、《车联网（智能网联汽车）产业发展行动计划》的发展要求，见证汽车产业网联化、智能化与电动化协同发展，本届大会同时发布“汽车领跑者”榜单，榜单聚焦汽车新生态，成为行业风向标。
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