中国报告大厅网讯，随着新能源汽车市场的快速发展，轮毂电机技术在2025年呈现出显著的进步和广泛的应用前景。数据显示，全球轮毂电机市场规模在2025年预计将达到数十亿美元，其中轻型电动货车领域成为重要的应用场景。本文通过对轻型电动货车轮毂电机冷却与驱动控制系统的设计研究，探讨了轮毂电机在散热、控制精度和响应速度方面的技术进展，为轮毂电机的进一步发展提供了科学依据和技术支持。
《2025-2030年中国轮毂电机行业发展趋势分析与未来投资研究报告》指出，轮毂电机作为一种高效的驱动技术，在轻型电动货车中的应用具有显著优势。其直接将转矩从电机传递到车轮，减少了传动功率损失，提高了驱动效率。然而，轮毂电机在实际应用中仍面临散热困难和控制精度不高的问题。特别是在城际物流运输中，轻型电动货车需要在高负载和频繁制动的工况下运行，这对轮毂电机的散热和控制性能提出了更高的要求。
(一)总体设计方案
针对轮毂电机在轻型电动货车中的应用，设计了一套集成的冷却与驱动控制系统。该系统包括电机联网控制理论分析、硬件模块搭建和控制算法设计三个模块。通过搭建数据库和实现控制信号的逻辑关系，确保轮毂电机的高效运行。硬件模块的搭建侧重于选取合适的样机模块，构建自适应系统以实现系统之间的联调反馈功能。控制算法设计则包括电机冷却系统控制算法、电子差速控制算法以及联网控制模块设计。
(二)硬件设计
电机驱动器：采用先进的电机电流检测和自测速技术，确保电机平稳正反转、换向及制动。
AD/DA模块：将霍尔加速踏板和角度传感器的电信号转化为数字信号，通过IIC总线通讯实现信号处理。
角度传感器：采用360°无死角霍尔传感器，通过传动齿轮连接方向盘，确保角度传感器始终保持在0~360°的工作区间内。
VCU3000核心控制器：具备丰富的高、低边驱动输出和模拟数字信号检测接口，支持AUTOSAR接口标准。
Arduino开源电子原型平台：支持网络编程，可以为AVR单片机烧入引导程序，实现程序的开发。
DS18B20数字温度传感器：实现多点测温，具有灵活的供电方式和掉电保护功能。
散热器与冷却风扇：通过散热器和冷却风扇的组合，实现高效的冷却效果。
(三)软件设计
信号转换程序：将角位移传感器的模拟信号转换为数字信号，为差速算法提供重要数据。
485电机控制测试：采用485通信方式，通过串口调试软件实现对电机的控制。
CAN通信模块调试：实现VCU控制器与电机之间的数据通信，确保控制命令的准确传输。
联网模块数据传输调试：通过Wi-Fi模块实现数据的有效传输，确保系统的低延时性和稳定性。
(一)样机调试
依据设计方案，样机调试结果符合预期。在运行过程中，霍尔踏板的信号经控制器处理后发出控制电机转动方向和转速的PWM信号。角位移传感器检测方向盘转角开度，控制器将控制电机运动的PWM信号进行整合，实现差速效果，以应对多种工况。
(二)实验分析
控制响应曲线：双轮毂电机控制系统在增加PID、LQR联合仿真算法后，对比原系统的开环控制效果，具备更精准的调节作用。PID控制可以根据测量输出值与期望值之间的误差信号快速得到期望控制效果，LQR算法则构成双闭环控制，加速系统的响应速度。
冷却系统性能：在额定电压下，轮毂电机运行情况良好，温度相对稳定，无断崖式温升。梯度混冷系统在双轮毂电机运行过程中表现出预期效果，其冷却模式适用于大多数工况，且冷却效率随温控需求智能变化。
联网响应模块：表现出良好的低延时性，在运行过程中面对各种干扰可以基本保障其连接稳定和连接畅通，轮毂电机行业现状分析指出，实现数据的有效传输与服务的连续性。
本文针对双轮毂电机控制精度低、散热困难以及响应速度慢的问题，设计了一套集成系统，将驱动控制、冷却、联网响应等功能集成一体。通过理论仿真结合实际试验的方式验证了该集成系统在驱动控制、冷却及响应上的有效性。具体结论如下：
差速控制系统：有效提高控制精度，实现精准的同步控制效果和差速控制效果。
梯度混冷系统：在双轮毂电机运行过程中表现出预期效果，冷却模式适用于大多数工况，且冷却效率随温控需求智能变化。
联网响应模块：表现出良好的低延时性，响应方面可以达到最短0.8ms的即时响应，满足应用需求。
综上所述，轮毂电机在轻型电动货车中的应用具有广阔的发展前景。通过技术创新和系统集成，轮毂电机的散热、控制精度和响应速度问题得到了有效解决，为新能源汽车的发展提供了有力支持。未来，随着技术的进一步发展，轮毂电机将在更多领域发挥重要作用。
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