1. 研究目的与意义
利用CATIA软件建立电动汽车轮毂驱动的三维模型，并进行运动模拟，分析轮毂驱动系统的工作原理。建立三维零件并进行数字化装配，利用软件进行运动模拟分析。探讨轮毂驱动的优缺点，学习轮毂驱动系统的优化方案。本研究的目的是了解掌握电动汽车轮毂驱动系统的结构设计，建立三维模型并进行运动模拟，让自己更好了解轮毂驱动系统提工作原理。研究意义：近年来各国掀起了研发电动汽车的热潮，我国更是把电动汽车技术规划为十三五重点攻关课题。用电动机取代内燃机作为汽车动力，可以彻底解决汽车的尾气排放问题。得益于电机设计技术、电力电子变换技术和电机控制技术的不断进步，高性能电驱动系统快速发展，逐渐具备了与内燃机动力系统的竞争性。电驱动系统较高的效率和功率密度使得电动汽车的能耗相对于传统的燃油汽车大幅降低，运行基本可以视为零排放目前的电动汽车普遍采用常规内转子电机替代内燃机来驱动行驶，随着能源紧缺和人们对环保的关注，电动汽车成为汽车行业发展的重点。而轮毂式电动汽车与传统电动汽车相比具有很多明显优势；缩短或省略传统系统，提高了整车效率，整车动力性、经济性得以提升；可以实现电子差速控制，提高整车的操纵稳定性和行驶安全性。电驱动系统的核心是高性能的驱动电机，其性能直接决定电动汽车的技术水平
2. 国内外研究现状分析
在国外2007年S.Ekram带领的团队以减少齿槽转矩和增大转矩为优化目的，设计了一款永磁无刷外转子电机，以气隙长度、齿槽宽度、绕组匝等为设计变量，进行了多目标优化设计，并使用有限元软件对之进行了电磁分析，随后的实验对比表明齿槽转矩波动得到明显的抑制，径向不平衡力也减小24%，达到了优化的目的；2010年Bernd Gombert、DR.RAPHAEL FISCHER 等人设计了一款17 英寸的轮毂电机，这款电机可以直接替换轮毂应用在城市电车上，通过实验得到该电机的效率图，结果发现：随着速度增加，电机的效率逐渐增加，峰值效率高达94%，符合乘用车标准；2012年Arnold J. Rix 研究了不同的定转子结构对轮毂电机的性能影响，通过对比不同的定转子极对数的电机，发现不同的极对数对绕组损耗的影响与电机的转速有很大联系，转速升高，这种差别越明显；2012 年 K.Emmrich 带领团队研究了温度对电动轮毂驱动系统的影响，对电机不同的工况进行了瞬态热学仿真，结果表明：温度是电机性能的主要响因素，温度超过一定值会使磁钢退磁，威胁到驾驶安全；2013年Chukwuma Junior 设计了一种新型的轮毂电机，此款电机融合了控制器在电机内部，并且将一个控制器分为 8 个部分，协调控制电机，提高了控制精度，使电机更加可靠；2014年Msaddek Hejra 等设计了一个小型车用永磁轮毂电机，并对其进行了最优化，优化后比优化前减少了 20%的质量，效率高了3.7%，为永磁外转子电机的设计做了理论指导；A.Kock, A.Tashakori 等研究了轮毂电机的容错问题，采用六相绕组设计轮毂电机驱动系统来补偿电机失效时的制动转矩，这种设计方法不但增大了安装空间而且还抑制了转矩波动，并且对重新设计的轮毂电机进行了台架试验，验证了其设计的合理性。
在国内同济大学的余卓平教授带领的团队早期对轮毂电机进行了深入研究，2007 年提出了电动车轮毂路面附着系数估算方法，利用轮毂电机反馈的力矩、速度等数据来对计算地面的附着系数，根据车的行驶情况来控制单个车轮的扭矩，速度输出，从而使车辆更加稳定行驶;2010年熊璐等对比了不同控制算法对轮毂电机控制的影响，针对控制算法中的加权最小二乘法和层叠广义算法，通过Mat-lab /Simulink 仿真平台对比了两种算法的差别，结果表明：方法一要有更好的控制性能 ;2013年左曙光等提出了永磁同步电机非线性扭转振动模型，分析了电机转矩的影响因素，获取了电机部件的阻尼系数和刚度，指出电机的非线性扭转振动主要是由电磁转矩波动引起的，并做了相关实验来验证；天津大学王晓远教授带领的团队，研究了轮毂电机的温度场分布，以8.5kW的外转子外转子永磁同步电机为研究对象，进行了磁热耦合研究，通过有限元软件仿真模拟了电机的内部温度场，并对定子的高度和槽绝缘层厚度进行了定性分析，结果表明：增大定子轭高度0-5mm,降低电机的缘厚度0.2mm时，电机的温升能够得到很好的改善；2012 年清华大学欧阳明高教授研究了轮毂电机的磁场定向控制，通过增加前馈控制，增加死区补偿可有效地改善转矩脉动，提高了轮毂电机的控制性能，消除了因转矩波动带来的噪音;2014年中国汽车工程研究院股份有限公司和重庆大学成功研制出一种新型电动轮，对该电机的多物理场进行分析，并研发了配套的控制器与实验平台，该电动轮百公里加速时间为12S；哈尔滨工业大学的程树康教授，针对应用于较大场合的低速重载大转矩轮毂电机给出了极槽配合选用原则，并设计了一台50kW的轮毂电机，其波动转矩仅为3.18%，符合转矩输出要求；另外清华大学、沈阳工业大学、吉林大学、华中科技大学也对轮毂电机技术开展了研究，并取得了一定的成果。
3. 研究的基本内容与计划
一、研究内容：
1. 学习catia软件的建模和运动仿真方法。
2. 学习轮毂驱动系统基础知识和结构组成。
4. 研究创新点
本项目建立了轮毂电动汽车轮毂驱动系统三维建模并进行动画模拟
