四轮轮毂电机驱动转向（轮毂电机转向性能）

编辑：马箫 2026-09-17 14:52 浏览：37 次

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1、四轮轮毂电机驱动转向（轮毂电机转向性能） 2、轮毂电机转向控制 3、轮毂电机转向性能 4、轮毂电机原理动画演示 5、轮毂电机怎么转向

四轮轮毂电机驱动转向（轮毂电机转向性能）

1、四轮驱动关键是扭矩控制，不只是在转向时控制。说白了就是控制每个电机的电流，让电流按照行驶时受力分配比例的供给每个电机，扭矩甚至是负值，要看具体情况了。2、轮毂电机技术也被称为车轮内装电机技术，它的最大特点就是将动力装置、传动装置和制动装置都整合一起到轮毂内，得以将电动车辆的机械部分大为简化。3、电动汽车(BEV)是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，但当前技术尚不成熟。

轮毂电机转向控制

OEM致力于解决用户在实际车辆使用过程中的痛点问题，通过技术创新为用户提供更便利和更人性化的车辆功能是增强品牌竞争力的关键。在日常车辆使用过程中，需要在狭窄的空间内进行倒车入库或调头的场景屡见不鲜。对于新手司机而言，在这种场景下倒车入库或调头简直是一场“噩梦”。为了解决这类使用场景下用户使用车辆时的痛点问题，丰田公司提出了“四轮转向”的方法，该方法在车辆转向机构和转向控制方面进行了创新设计，可实现车辆横向、斜向和原地旋转转向三种运动方式，提高了用户使用车辆的便利性。丰田公司已向美国专利商标局（USPTO）申请了该项专利。本文将介绍丰田“四轮转向”专利的基本内容及其实现的功能。如下图所示，“四轮转向”车辆的四个车轮均搭载独立的轮毂电机，使单个车轮最大转角可达90度，由轮毂电机驱动车轮前后移动。车辆控制器可以独立自由控制四个轮毂电机，继而实现四个车轮的前进方向和前进速度的独立自由控制。通过不同的控制组合模式，即前后左右车轮转角和转向组合模式，实现车辆的横向、斜向和原地旋转转向三种运动方式。下面介绍该专利实现各种运行方式的基本控制方法。如下图所示，将车辆前后转轮分别往两个方向的内侧旋转45°，然后通过轮毂电机控制四个车轮的旋转方向和速度，即使一侧的车轮向前行驶，另一侧的转轮向后行驶，并且保持相同的运动速度，可以保证车辆围绕车辆中心L0做原地旋转运动，从而实现车辆原地旋转调头转向。车辆的原地旋转转向运动方式可类比于办公椅上的万向轮旋转运行方式。在狭窄的道路上调头时，这项功能十分实用。对于横向转向功能很容易理解。如下图所示，当四个车轮均旋转90°时，可以实现车辆的左右横向移动。在狭窄空间进行侧方位倒车入库时，只要车位前后空间足够，就可以通过“四轮转向”将车辆横向平移至车位。配置该专利的车辆，无需司机运用各种倒车技巧即可简单省力的将车辆倒入车位。如下图所示，当前后所有车轮朝一个方向旋转相同角度时，即同相位转向，可实现车辆斜向运动，这种运动方式可认为是纵向直线运行与横向运行的合成运动。在车辆高速行驶时，采用同相位转向时，可降低车身横摆角速度，有效抑制车身发生动态侧偏的倾向，改善操控稳定性。由于“四轮转向”车辆与传统车辆的运动方式不同，该专利提出了运动信号提示功能。该功能包括一个传感器，当车轮进入45°或90°运动模式时，将采用“声学或光学”提示信号，让车辆附近的驾驶员和行人了解该车辆接下来的运行情况，以保障司机和行人的安全。丰田“四轮转向”专利提供了更多的车辆运动及转向方式，在一些特殊路况和停车场景下，拥有更强的适用能力，对新手司机是极大的福音。尽管目前该专利处于申请阶段，但在汽车技术日新月异的情况下，未来像科幻电影般的行径路线也并非不无可能。

轮毂电机转向性能

摘要：新能源车现在已经成为汽车行业颇具前瞻性的领域，而新能源车型的驱动技术和传统内燃机汽车有着不小的区别，而其中有一类驱动技术有着很大的发展前景，这就是轮毂电机技术。轮毂电机技术又称车轮内装电机技术，它的最大特点就是将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内，因此将电动车辆的机械部分大大简化。下面一起来看看相关介绍。一、轮毂电机有哪些优点

1、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。

2、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。

3、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。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。

二、轮毂电机的缺点

1、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。

2、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。

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。

三、轮毂电机的结构

轮毂电机由定子、轴承、转子、悬架轴承座、小型逆变器、传统铝合金轮圈组成。

四、轮毂电机的发展前景

随着新能源汽车驱动技术的发展升级，轮毂电机技术逐渐进入人们的视野。轮毂电机技术被看作是新能源汽车未来最佳的驱动解决方案。新能源汽车发展步伐加快，轮毂电机技术要迎来大展拳脚的好时机。

目前轮毂电机还有很多问题没有解决，尚不能形成市场。但是随着纯电动汽车的保有量继续增加，轮毂电机驱动技术的普遍应用已经指日可待。目前国内轮毂电机制造商以及新能源汽车企业对轮毂电机市场充满信心，正在加紧产业化布局及市场推广。

轮毂电机技术具备很大的优势，它布局更为灵活，不需要复杂的机械传动系统。但同时它也有自己的显著不足，比如密封和起步电流／扭矩间的平衡关系，以及转向时驱动轮的差速问题等等。轮毂电机驱动系统是纯电动汽车未来的先进驱动方式，高品质轮毂电机及其驱动控制系统目前已经成为国内外电气工程领域的重要研究对象。而在我国，轮毂电机驱动技术将在未来的新能源车中拥有广阔的前景。

轮毂电机原理动画演示

380v的三相电动机的原理：

一、旋转磁场

（一）定子旋转磁场产生的原理

旋转磁场：指磁场的轴线位置随时间而旋转的磁场。

在三相异步电动机的定子铁心中放置三组结构完全相同的绕组U1U2、V1V2、W1W2，各相绕组在空间互差120°电角度，向这三相绕组中通入对称的三相交流电，则在定子与转子的空气隙中产生一个旋转磁场。

以两极电机即2p=2为例说明，对称的三相绕组U1U2、V1V2、W1W2假定为集中绕组，三相绕组接成星形，并通以三相对称电流iA、iB、iC。如动画演示所示。假定电流的瞬时值为正时是从各绕组的首端流入，末端流出。电流流入端用“×”表示，电流流出端用“·”表示。

wt=0时，iA=0；

iB为负值，即iB由末端V2流入，首端V1流出；

iC为正值，即iC由首端W1流入，末端W2流出。

电流流入端用“×”表示，电流流出端用“·” 表示。

利用右手螺旋定则可确定在wt=0瞬间由三相电流所产生的合成磁场方向与纵轴线方向一致，上方是北极，下方是南极。

wt= π/2时，iA为正最大值，即iA由首端U1流入，末端U2流出；

iB为负值，即iB由末端V2流入，首端V1流出；

iC为负值，即iC由W2流入，W1流出。

可见合成磁场方向与wt=0时按时针方向转过90o。同理可画出wt= π ，wt=3π/2，wt= 2π时的合成磁场，可看出磁场的方向逐步按顺时针方向旋转，共转过360o，即旋转一周。

在三相交流电动机定子上布置有结构完全相同在空间位置各相差120o电角度的三相绕组，分别通入三相交流电，则在定子与转子的空气隙间所产生的合成磁场是沿定子内圆旋转的，故称旋转磁场。

（二）旋转磁场的旋转方向

U相、V相、W相绕组的电流分别为iA、iB、iC。三相交流电的相序A —— B ——C。旋转磁场的旋转方向为U相—— V相—— W相（顺时针旋转）

若 U相、V相、W相绕组的电流分别为iA、iC、iB（即任意调换电动机两相绕组所接交流电源的相序）

旋转磁场的旋转方向为逆时针旋转。

旋转磁场的旋转方向决定于通入定子绕组中的三相交流电源的相序。只要任意调换电动机两相绕组所接交流电源的相序，旋转磁场即反转。

（三）旋转磁场的旋转速度

两极三相异步电动机（即2P=2）定子绕组产生的旋转磁场，当三相交流电变化一周后，其所产生的旋转磁场也正好旋转一周。

故在两极电动机中旋转磁场的转速等于三相交流电的变化速度，即n1=60f1=3000转\分。

四极三相异步电动机（即2P=4）定子绕组产生的旋转磁场，当三相交流电变化一周后，其所产生的旋转磁场只旋转了半圈。

故在四极电动机中旋转磁场的转速等于三相交流电的变化速度的一半，即n1= 60 f1/2 =1500转/分。

当三相异步电动机定子绕组为p 对磁极时，旋转磁场的转速为 n1 = 60f1/p

式中 n1:旋转磁场转速（又称同步转速），转/分

f1:三相交流电源的频率，赫； p:磁极对数。

二、三相异步电动机的转动原理

问题：为什么称“异步”电动机？

正常情况下，转子转速n总是略低于旋转磁场转速即同步转速n1，若n= n1 ，则旋转磁场和转子导体间将不存在相对运动，因而转子导体电动势为零。n和n1总存在差异，异步电动机的名称由此而来。异步电动机的转子绕组并不直接与电源相接，而是依靠电磁感应的原理产生感应电动势和电流，故又可称为感应电动机。

三、异步电动机的转差率

分析n和n1间的关系：

1、当n=0，转子切割旋转磁场的相对转速n1－n= n1为最大，故转子中的感应电动势和电流最大。

2、当转子转速n增加时，则n1－n开始下降，故转子中的感应电动势和电流下降。

3、当n= n1，则n1－n=0，转子导体不切割定子旋转磁场，故转子中

没有感应电动势。

转差率：同步转速n1与转子转速 n之差对同步转速之比值，用S表示。

S是恒量异步电动机性能的一个重要参数，分析几个特定工作状态下的S值。

1、电动机静止或在启动的瞬间，n=0，S=1。

2、电动机空载时，需克服的阻力很小，故转速很高，S很小。

3、电动机额定负载时的转差率S约为0.01~0.07。

4、电机处于电动机状态运行时0＜S＜1。

380v的三相电动机如何工作的：

当向三项定子绕组中通过入对称的三项交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定）。由于导子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。

通过上述分析可以总结出电动机工作原理为：当电动机的三项定子绕组（各相差120度电角度），通入三项交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。

轮毂电机怎么转向

作者吴庆国?版权归电动新视界所有，转载请注明出处。

一、国内新能源汽车发展概况

二、纯电动商用车电机系统现状及发展趋势

三、新能源商用车电控系统现状及发展趋势

四、插电式混合动力商用车电驱动系统现状

五、总结与建议

一.国内新能源汽车发展概况

2020年8月，统筹推进疫情防控和经济社会发展工作取得积极成效，企业加快实现复工复产复市，稳岗就业扎实推进，同时伴随中央及地方政府一系列利好政策的拉动，消费信心得到提升，部分消费者被抑制的需求也加快释放，汽车市场逐步恢复。

1.1 国内新能源汽车市场销量

2020年7月新能源汽车产销分别完成10万辆和9.8万辆，同比累计分别增长15.6%和19.3%。

1-7月，新能源汽车产销分别完成49.6万辆和48.6万辆，同比累计分别下降31.7%和32.8%。

1-7月，新能源商用车产销均完成5万，同比累计分别下降24.5%和26.6%。1.2 2020年国内新能源汽车市场结构

1-7月，纯电动汽车产销分别完成38万辆和37.8万辆，同比分别下降35%和34.3%。1-7月，插电式混合动力汽车产销分别为11.6万辆和10.8万辆，同比分别下降17.4%和26.4%。燃料电池汽车产销分别完成397辆和407辆，同比分别下降66.1%和63.2%。从销量数据上看，纯电动汽车仍是目前市场上主流技术路线，其占比达76.8%，与去年基本持平。

1.3 商用车技术路线分析

1-7月，新能源纯电动商用车累计销售4.6万辆，同比累计下降26.9%，占新能源商用车市场份额的93.1%。

1-7月，插电式混合动力商用车累计销售3000辆，同比累计下降7.4%，占新能源商用车市场份额的6.9%。

根据市场的需求趋势，纯电动商用车在未来几年仍将是主流的技术路线。

受新冠肺炎疫情的严重影响，汽车行业产销出现大幅下滑。生产端，企业因复工进度慢、零部件供应等问题导致产出水平低；消费端，产品消费停滞，市场需求受到严重抑制，对上半年的汽车市场产生了重大影响。1.4 2019年电驱动零部件配套市场特点

随着电驱动系统的集成度不断提升，将会出现系统供应商取代原有的电机、电机控制器、减速器等部件供应商。没有系统匹配能力供应商将会逐步失去市场机会。

随着外资车型的陆续投放市场，外资龙头电驱动系统供应商（如联电、大陆、博世、博格华纳、舍弗勒、采埃孚等)的市场份额将逐渐增大，有可能占据主流市场份额，竞争将会非常激烈。自主非车企关联电驱动零部件公司将会受到冲击。

整车企业自建三电开发和生产体系的公司（如比亚迪、长城易创、华域电动等），已拆分并开发三电零部件体系供应商，使其参与市场化竞争，这无疑进一步压缩了独立供应商的市场机会。

随着补贴的逐步退坡，主机厂将成本压力必然转嫁给零部件供应商，以及行业参与者增加带来的竞争加剧，导致电驱动价格会快速下降，电驱动供应商的财务状况将日趋恶化，伴随着政策驱动向市场驱动转变的这一过程，新能源汽车行业重组淘汰会加快。

2019年新能源汽车累计销售120.6万辆，其中商用车累计销售14.6万辆，共计有230多家电机电控企业抢夺有限的市场份额。

电驱动系统成本在整车成本中占比20%，而据2017年5月由三部委联合印发的《汽车产业中长期发展规划》显示，2025年我国新能源汽车产量达到700万台，按照每辆车装配一套电驱动计算，给企业带来的可观的利润。

二. 纯电动商用车电驱动系统现状及发展趋势

2.1 纯电动商用车电驱动系统布置形式2.2 集中式驱动布置方案解析

2.3 集中式驱动布置方案产品展示

2.4 集中式驱动系统发展趋势

单电机集成减速器纵置

推测技术走向：电机集成控制器及多挡AMT形成三合一

方案解析：

客车、轻型货车使用单电机或者搭载2挡AMT应用。重型、大型车辆搭载2-8挡AMT进行节能降耗，采用高速电机进行减重增效降本的趋势已经确立。电机集成减速器横置

推测技术走向：高速永磁电机集成控制器及2挡AMT的三合一。

方案解析：

采用这种方案的商用车，电驱动系统通常布置在地板下部，属于中置/后置后驱。此方案生产高，系统复杂，估计将被市场所淘汰，不推荐！平行轴/同轴/垂直轴电驱桥推测技术走向：有双电机加多挡AMT集成电控模式，有同轴多挡三合一模式，这两种方案各有适用场景，都很有市场潜力。

方案解析：适合重卡、特种车辆等舒适性要求低的车型应用。方便动力电池包的整车布置。是低成本的重卡车型改制方案。由于占用整车X向空间小，特别适合最近比较火的重卡快速换电车型。这种单电机同轴方案适应绝大多数商用车车型，是最有潜力的驱动系统布置方案。图示的奥地利AVL公司的这款车桥集成了永磁同步电机、两档自动变速箱、差速器、电机控制器、驱动桥。这是一款成功的商用车电驱动动力总成模块，符合电驱动系统集成化，轻量化、高效率的发展趋势，是值得借鉴学习并加以推广的产品。该永磁电机最高转速达到了16000rpm，额定功率可达148kW；3挡AMT扩展了电机的高效率区间；采用圆柱斜齿轮来提高传动效率，降低系统噪音。

2.5 电动箱式物流车布置方案对比分析2.6 电动轻卡车型布置方案对比分析2.7 分布式式驱动布置方案解析2.8 分布式电驱动系统布置方案对比

轮边电机驱动桥：

驱动桥总成通过四处空气悬架与车身连接；

长江新能源、比亚迪、汉德车桥、方盛车桥均开发出了轮边电驱动桥产品；

这种结构常应用于8-12米大巴客车车型。集成度高，结构紧凑；

完全释放地板下空间，有利于电池包布置；

特别适合低地板纯电动公交车使用；

重量比传统中央驱动方式轻；

簧下质量较大，对操控性略有影响；

开发难度大，制造成本较高；

系统传动效率高。

轮毂电机驱动桥：

驱动电机和减速机集成在车轮轮毂内部空间。布置方式与轮边电机驱动桥相同。高度集成，零件数量少，结构紧凑；

释放地板下空间，有利于电池包布置；

理论上适合所有车型使用；

没有减速机构，比前者系统重量轻；

簧下质量和转动惯量大，对操控性影响大；

传动效率高，能耗少；

开发难度大，制造成本最高。

2.9 轮毂电机技术优缺点分析

轮毂电机的技术优点：

省略大量传动部件，让车辆结构更简单，有利于电池包布置，使车辆地板结构更简单；

传动效率高；

重量轻；

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，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，对于特种车辆很有价值；

理论上适用于几乎所有车型。轮毂电机的技术缺点：

轮毂电机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。

电制动性能有限，维持制动系统运行需要消耗不少电能：

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；但由于空间有限，设计机械制动系统十分困难。

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，但也就意味着有更大的能量消耗。

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。三. 新能源商用车电控系统现状及发展趋势

3.1 电控系统的应用现状3.2 乘用车电控系统技术发展趋势3.3 一种高密度水冷电容电机控制器的技术设想我一直在想，对于薄膜电容这个大块头怎么没人向它下手呢？它完全可以负担起更大的责任：作为IGBT固定和冷却的载体，使电容也能借个光。不管你们认不认可，有没有用，合不合理，我是申请了专利了。核心创新思想就是打破零部件之间的固有认知壁垒，“王侯将相宁有种乎？”让薄膜电容也做一次控制器的老大。以上言论纯属主观个人臆断，无任何可靠依据，观众批判借鉴，若有损失作者概不负责。丑话说前边，别总说我误导大众，开个号就是为了表述个人观点方便些，我又不是圣人，啥都懂得那么彻底，求同存异，欢迎讨论分享，但请包容相待，良言一句三冬暖，恶语伤人六月寒。打破传统塑料外壳电容的封装形式，采用铝压铸金属外壳作为薄膜电容的承载壳体，将电容与壳体融为一体。

电容处于水道周围，散热效率获得极大提高；

共模电感、直流母排与接插件等均置于电容的封胶范围，这样做的好处是：封胶工艺使内部零件装配牢固，热传导性好，散热效率高；壳体空间利用率最大化，将电容安装脚等闲置空间充分利用起来。

直流高压端子与电容铜排直接连接，节省转接铜排，同时处于电容封胶区域，提高接插件的散热能力；

全汽车及元件，最高耐温125°（薄膜电容105°）功率上限大幅提升；

薄膜电容内部设置温度传感器，将电容的温控纳入到监控范畴，增加电容的自我保护功能，增加薄膜电容的耐久性。四. 插电式混合动力商用车电驱动系统现状五. 总结与建议

5.1 技术发展趋势5.2 行业现状及应对建议

行业洗牌加剧，整车企业兼并重组加快。“?”做好客户背景调研，选择优质可持续发展客户。

新能源车企众多且技术布局各异，但市场小无法规模化降本。“?”柔性化生产来应对小批量多样化。

零部件行业提前进入价格战，产业链降本压力白热化。“?”精益化生产，降本增效。

整车厂自建供应链导致市场机会被压缩。“?”发掘市场需求空白点或者向整车厂出让部分股权，成为整车厂供应链的一员；入不了整车厂法眼的中小企业加强深度合作或建立产业联盟。

市场换挡＆结构升级＆多技术路径探索使企业不堪重负。“?”简化审批流程，提高研发效率，缩短研发周期，以适应快速多变的市场需求。

新能源技术路线的不确定，尤其是集成化路线。“?”零部件企业应及时跟踪技术动态，防止提前过多投入或投入滞后。不可完全抄袭，一定要有所优化升级甚至是有一定的技术前瞻性。