此前，我们在一期内容聊了聊轮边电机（轮边电机，「抢跑」了吗？），反响很不错。今天我们再针对轮毂电机展开聊聊。
       轮毂电机，是一种直接将电动机安装在汽车车轮内部或非常接近车轮的位置，使得车轮自身成为驱动单元的一种先进技术。
       相较于传统汽车的中央电机通过传动轴、差速器等装置将动力传递至车轮，轮毂电机可以实现电机、传动与制动的一体化设计，简化了汽车的机械结构。
                                
       在轮毂电机的设计中，电动机、减速器（如果是有减速机构的话）、制动器（包括摩擦制动和再生制动系统）被集成在一个紧凑的单元内，直接固定在车轮的轮辋或者靠近轮辋的位置上。
        01.
       结构与原理
       电动乘用车轮毂电机的驱动原理是基于电磁感应定律，通过将电能直接转化为车轮转动的机械能来驱动车辆。由电动汽车电池提供直流电能，逆变器将直流电转换为交流电，交流电供给到定子绕组上，根据三相交流电的规律切换电流，产生旋转磁场。
       当定子绕组产生的旋转磁场作用于安装在轮毂内的永磁体或电磁铁转子时，由于电磁相互作用，转子会跟随磁场的方向同步转动。转子的转动直接带动车轮旋转，省去了传统汽车中的离合器、变速器、差速器等复杂的传动部件，实现了动力的直接输出。其具体结构如下：
                                 
       转子：作为电机的动力输出端，可以设计为内转子或外转子结构。如果是外转子式，转子可直接与车轮相连并一同转动；而内转子式，则通过减速机构将高速旋转转换为适合车轮低速大扭矩的运动。
       定子：安装在车轮内部固定的壳体内，由多层漆包线绕制而成的三相或多相绕组嵌入硅钢片或其他低损耗磁性材料组成的铁芯槽内。通过逆变器提供的交流电源，按照特定顺序切换电流来驱动转子旋转。
       减速机构：对于内转子式轮毂电机，为了将高速电机转矩转换为适合车辆行驶的低速大扭矩，可能还会包含行星齿轮、蜗轮蜗杆或其他类型的减速机构，确保能量高效地传递至车轮。
       冷却系统：包括但不限于空气冷却、液体冷却或复合冷却方式，确保电机在连续工作过程中温度保持在安全范围内，避免过热导致性能下降或损坏。
       轴承系统：转子轴与定子之间的相对运动需要依靠高精度、高承载能力的轴承支撑，保证电机运行平稳并减少摩擦损失。
       电气连接与控制器集成：轮毂电机直接接收到车载电池或能源系统的直流电后，通过控制器将其转换为可控制的交流电，并根据需求调整电压、频率和相位来控制电机的转速和转矩。
       传感器与通讯模块：现代轮毂电机可能会配备速度传感器、温度传感器、甚至陀螺仪等传感设备，用于实时监控电机状态并向车辆控制系统传输数据，实现精确的动力分配和故障诊断。
       轮毂本体与刹车组件：轮毂电机通常需要与现有的轮辋、轮胎装配兼容，并且要整合制动系统，有的设计会将刹车盘或者鼓式刹车直接集成到轮毂电机内部或外部。
       02.
       轮毂电机“好”在哪里？
       轮毂电机，这个概念出来好多年了。
       好处最直接的就是把电机集成到车轮内部，简化新能源电车的机械结构，从而降低了制造成本和故障率。
       由于不需要复杂的动力传动系统，节省了车辆内部大量空间，为电池布局提供更多可能性，有利于提升整车的空间舒适度或增大电池容量以提高续航里程。而且，能量从电池直接传递到车轮，减少了传动过程中的能量损耗，理论上能提高电动汽车的整体能源效率。
                     
       同时，每个轮毂都是独立驱动的，这样能够实现真正的四驱功能，并根据路况实时调整各个车轮的转速和扭矩，提供更优秀的牵引力控制和稳定性，例如在湿滑路面或崎岖地形上的行驶性能会更好。
       尽管单个轮毂电机可能会增加簧下质量，但整体上由于去除了中央驱动系统的组件，有可能降低整车重量，有助于提高能耗效率。
       03.
       轮毂电机要解决的“问题
       上述的轮毂电机技术确实能极大地简化电动车的动力传递路径，提高能源效率，同时也对车辆的设计灵活性和空间利用率带来积极影响。
       然而，这种技术在实际应用中也面临诸多挑战。例如成本方面的问题、簧下质量的增加、动态性能也要求更高了、冷却问题以及复杂路况下的耐用性问题等。
       这也是为什么尽管具有显著优点，但目前在大批量生产的乘用车中尚未普及的原因之一。
       轮毂电机虽然简化了传动系统结构，但也显著增加了簧下质量，因为除了原有的轮胎、轮辋和制动组件的质量外，还包含了电动机及其相关组件的重量。而簧下质量增加会对车辆操控性产生负面影响。
       簧下质量增大后，悬挂系统的反应速度会变慢，影响车辆对路面颠簸的吸收及回弹，降低舒适性，并且在快速转向时可能导致车身动态响应迟钝。
       同时，还会使车轮转动惯量加大，影响车辆的瞬态性能，如加速、减速以及转弯时的抓地力分配和平衡。
       目前的解决方案大致有三个方向：
       一是从 材料出发 ，使用轻量化的材料，采用高强度、低密度的材料，比如：铝合金、镁合金或碳纤维复合材料等，来减轻整体重量。
       二是 优化 轮毂电机结构 ，精简电机内部构造，减少非必要的零部件，同时提高空间利用率和能量密度。
       三是 智能悬挂补偿 ，利用先进的电子控制系统，结合可调阻尼悬挂系统，实时调整悬挂参数以弥补因簧下质量增加带来的动态响应不足。
       刹车制动方面，轮毂电机在减速或制动时，是可以反转作为发电机使用的，将车辆的动能转化为电能并回馈至电池中，实现能量回收和降低机械刹车系统的负担。
                            
       然而，如果出现电机制动过度导致车轮无法自由转动的情况，导致电机刹车抱死的问题怎么办呢？
       目前针对制动抱死的问题主要还是通过先进的电子控制系统和合理的再生制动策略来避免的，而不是单纯的依赖于传统的机械调整手段。
       主要还是调整控制算法，从而更精确地控制每个轮毂电机产生的制动力矩，确保在各种行驶条件下都能合理分配制动力，防止某个轮子因制动力过大而抱死。
       冷却散热方面，一般还都是采用水冷的方法进行散热，主要考虑的还是冷却水路的布置问题。
       Protean电机公司的办法是将硅钢片放置在刹车盘内进行防护，汽车在制动时摩擦产生的热量会进行一层层隔热处理，加上在电机定子里使用冷却水进行降温处理，从而使电机材料达到不会退磁的温度。
       另外，轮毂电机最大的热量其实是来自制动器，汽车在制动过程中产生的热量会对电机有附加影响，如果把热量有效隔开，也可以减轻电机的热负荷。
       end.
       随着电动汽车技术的发展和市场渗透率的提高，轮毂电机在纯电动汽车、混合动力汽车中的应用逐渐受到重视。尤其是在小型电动车、低速电动车以及特定场景下的商用车辆中，轮毂电机因其结构紧凑、能效高、驱动灵活等特点而有望得到更广泛的应用。
       轮毂电机作为能够提升能源利用效率的关键技术之一，未来也将会在政策推动和市场需求双引擎的作用下获得更大发展空间。

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