电驱技术|轮毂电机的发展现状

文章来源：电驱技术EDT 发布时间：2021-11-04

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舍弗勒、比亚迪、吉利、华人运通、威孚电驱、恒大、浙江亚太、湖北泰特等企业都已积极开展轮毂电机产品布局，那当前该行业的现状如何，本文将深入剖析。

前言

高性能轮毂电机及总成技术被列入了“十四五”国家重点研发共性关键技术申报指南，有关轮毂电机的布局也逐渐出现在零部件企业和车企的版图中。舍弗勒、比亚迪、吉利、华人运通、威孚电驱、恒大、浙江亚太、湖北泰特等企业都已积极开展轮毂电机产品布局，那当前该行业的现状如何，本文将深入剖析。

正文

日本在轮毂电机驱动电动汽车的研究方面起步比较早，以Keio大学的Hiroshi Shimizu教授为代表的研究团队对轮毂电机驱动系统进行了深入研究，于1991年研制出IZA型轮毂电机驱动的电动汽车，采用25kW的外转子永磁同步电机。IZA电动汽车能够达到176km的最高车速，以40km/h行驶续航里程能达到550km。

1996年，该研究团队又开发出ECO型后轮驱动电动汽车，采用永磁无刷直流电机，额定功率6.8kW，峰值功率可达20kW。随后研究团队再次研发了峰值功率为55kW、峰值转速12000rpm 的轮毂电机，并应用于KAZ电动轿车。

其团队于2004年推出Eliica型八轮四桥电动汽车，在每个车轮内都安装一台58kW的永磁电机，整车具有强大的输出功率，最高车速400km/h，百公里加速时间仅为4.2s，加速到160km/h也只需7.04s，成为当时最快的电动汽车，加快推动了电动汽车的发展。

Hiroshi Shimizu 教授及其团队联合多家企业在2009年成立电动汽车公司SIM-drive，根据 Eliica的开发经验，于2011年研制出SIM-LEI电动汽车，对轮毂电机驱动系统进行改进，机械结构大大简化，电机转矩密度进一步提高。该公司在2014年还研制出了第四代电动汽车SIM-HAL，该车搭载了新开发的轻量型高效率的外转子永磁同步电机，最大输出为260kW，最大扭矩为2480Nm，最高车速可达180km/h，电池满充的情况下，续驶里程可达到500km，接近内燃机汽车的续驶里程。

东京大学的Yoichi Hori教授的团队开发了UOT Electric March系列轮毂电机驱动的电动汽车，其四个车轮都安装有额定功率3kW的轮毂电机，利用轮毂电机扭矩输出快速而精确的特点，进行了ABS和TCS方面的研究。

在企业方面，具有代表性的有三菱与东洋两家公司合作开发的 FLancer电动车，东京电气公司研发的ILA电动汽车，均采用轮毂电机驱动。其中，FLancer电动汽车每个电动轮峰值功率可达50kW，峰值转矩518Nm，最高车速可达150km/h，续航里程250km。ILA 电动汽车的4个车轮装有额定功率为5kW的轮毂电机，该电动汽车具有质量轻、低风阻和低滚动阻力等特点，最高车速为160km/h，续驶里程为536km。

丰田公司在39届东京国际车展上推出了轮毂电机驱动的电动汽车Fine-X，该车具有良好的动力性和操作性，包括采用四轮独立的大转角转向系统，并在四轮中各安装有一台轮毂电机，采用四轮独立控制的轮毂电机和能量型的燃料电池汽车混合动力系统结构。

美国通用公司在2005年推出了燃料电池电动汽车Sequel，其驱动系统具有三台电机，其中包括两台轮毂电机。一台横向安装的三相60k W电机负责驱动前轮，两台三相25kW轮毂电机负责驱动后轮。

世界知名的轮胎生产商和汽车零部件生产商也加入到轮毂电机驱动技术的竞争中，包括英国的Protean Electric公司、加拿大的TM4公司、法国米其林公司等。

在直驱式轮毂电机的研发中，Protean轮毂电机的结构与工作方式比较先进。这套轮毂电机可以提供峰值功率75kW，整备质量为34kg，最高可回收刹车制动所产生的85%制动能量。每个轮毂电机都有独立的控制电力电子器件并封装集成为一体，通过与整车控制器实时通讯实现分布式控制驱动。该系列电机已经应用在福特 F-150、Volvo C30以及广汽传祺等电动汽车上。

2019年，Protean发布一款全新概念产品Protean360+，这款产品在原本轮毂电机概念上做延伸，将悬架、转向单元、车轮、电机及刹车等部分全部集成为一个整体单元。360+中轮毂电机为该公司生产ProteanDrive Pd18永磁同步电机，安装在18英寸轮圈内部。整套系统中还集成逆变器、液冷系统，其最大功率为80kW，峰值扭矩1250N·m。

TM4公司已经研发了专用于电动汽车的轮毂电机，将轮毂电机的外转子壳体与轮毂直接连接，由电动机直接驱动车轮，在结构上实现了转子、轮辋以及制动器等部件的集成，使得驱动系统结构更紧凑，这种结构可以对每个车轮单独进行ABS控制，控制更灵活。

法国米其林公司提出了主动车轮技术，将轮毂电机与主动悬架集成在车轮内，轮内装有两个电机，一个额定功率30kW的永磁无刷电机与轮毂的上的齿圈啮合，用来驱动车轮，另一个电机用于控制主动悬架，提高了车辆的舒适性和操控稳定性。

2013年，福特与舍弗勒共同开发一款高度集成的轮毂电机，应用于福特嘉年华车型，采用后轮驱动。该轮毂电机为舍弗勒的第二代产品，电机、电机控制器、冷却系统和制动系统都被集成在轮圈内，电机为40kW，单个轮毂电机的重量为53千克。

2019年，舍弗勒在上海嘉定设立轮毂驱动业务部门研发中心，其轮毂驱动模块产品可以实现低压48V到高压400V，峰值扭矩从500Nm到1650Nm，最小可放在14寸的轮毂内，能承载1-3吨的重量。

国内对于轮毂电机驱动技术的研究起步较晚，但随着国家高技术研究计划的大力推动，也取得了一定的成绩。同济大学从2002至2004年陆续研制了“春晖一号”、“春晖二号”、“春晖三号”系列电动样车，采用分布式驱动技术，驱动电机为低速大扭矩的永磁无刷直流电机，外转子电机直接与轮毂连接，其中“春晖三号-嘉乐”为国内首辆实现线控转向的电动汽车。