车用电机的下一代技术？

1821年，英国科学家Michael Faraday（迈克尔·法拉第）向公众展示了如何利用电磁力产生旋转，而这也成为电驱动技术的起点，电动车的出现也成为了必然，1830年代开始，人们开始制作各种以电池供电、电动机提供动力的车辆模型和小比例试验装置，1832年，苏格兰发明家Robert Anderson（罗伯特·安德森）制作出第一台电力驱动的车辆。也就是说电动车技术从1832年，就已经开始发展了。

图：法国人Gustave Trouvé（古斯塔夫·特劳弗）在1881年4月19日在公众面前完成了第一辆实用化电动三轮车的测试，虽然无法获得专利，但这也开创了电动车应用的先河。

在1880年代开始，一直到1910年代，电动车技术在这30年间的确发展非常迅速。我们现在常见的轮上电机技术，也正是在1880年代中期出现。历史上第一个推出轮上电机概念的是一位名为Wellington Adams（惠灵顿·亚当斯）的美国科学家，1884年他推出的轮上电机概念就已经获得了美国专利。

图：历史上第一款轮上电机技术概念，从此诞生。

有了轮上电机技术概念之后，在1890年同为美国科学家的Edward Parkhurst（爱德华·帕克赫斯特）发明了一款新型的高扭矩、低转速的新型车用电机，以解决早期电机低转扭矩不足的问题。有了概念和技术支持之后，1896年法国科学家Charles Theryc（查尔斯·瑟瑞克）推出了历史上真正意义的轮上电机，该技术于同年获得美国当地的专利，该专利就叫做 Wheel with Electric Motor hub for Vehicles（为汽车打造带电机轮圈）。

图：受限于当时技术问题，轮上电机的尺寸以及体积是非常之大的。

以上提到的这些都只是车用轮上电机技术的雏形，真正将这项技术用在车上并实现了小批量的生产的是Ferdinand Porsche（费迪南德·保时捷）。1899年费迪南德·保时捷转投Lohner（洛纳）。Lohner委托Ferdinand Porsche在其维也纳-弗洛里斯多夫（Vienna- Floridsdorf）的生产车间负责电气技术。Porsche这个脑洞大开的年轻人，也就有了充分施展拳脚的空间，将他的发明付诸实践。大约10周后，Porsche就成功造出了一款由两个轮毂电机驱动的全新原型车，而且这原型车还为汽车工程带来了另一项技术进步，可以结合后轮上的机械刹车，能够同时对四轮施加制动。

图：1900年的巴黎世博会上，Ferdinand Porsche（费迪南.保时捷）展出了这台“Lohner-Porsche”的电动车，这辆车被当时的媒体称为“史上第一辆没有变速箱的汽车”，两个前轮各配备一台轮毂电机，整体为双座马车造型，使用的是铅酸蓄电池，最高时速37km/h，最大续航50km。

图：1904年，Porsche（保时捷）与Lohner（洛纳）为 “可转向轮毂电机”获得专利。咱们现在各种电动自行车上用的轮毂电机，实际上就是源自Ferdinand Porsche（费迪南.保时捷）本人的设计。

看到这里，可以说保时捷真正开始出名并不是356、911等经典车型开始，而是在1900年代初玩电动车出身的。之后费迪南德·保时捷还打造了不少搭载轮上电机技术的车型，甚至推出了一台搭载了DMG的2.5L四缸发动机作为发电机的混合动力车型。

图：这台增程式电动车型名为Lohner-Porsche “Mixte” （来自于法语“voitures mixtes”）。

说了那么多关于轮上电机的故事，那么轮上电机究竟厉害在哪里？首先，轮上电机由于是直接安装在轮圈上的，所以就不需要想像使用一般电机那般还要额外安装传动半轴，轮上电机只需要安装转向半轴以及相关电缆即可。也正是因为安装在轮圈上，所以就不会出现使用一般电机那般，电机需要将就转向机的位置安装，导致出现传动半轴一边长一边短，导致加剧扭力转向的现象，特别是前置电机的车型。

图：不过要是像图上奥迪这种前后双电机的车型就无需担心这点了，因为通过电控系统控制前后电机的输出，就能减少扭矩转向的问题出现。

独立安装的轮上电机能让车子的理论操控以及动力性更上一层楼，首先轮上电机无需传动轴，所以传递到车轮上的动力几乎是没有动力损耗的。另外，四轮轮上电机能通过电控系统实现真正意义上的四驱。单独安装的电机，就无需通过差速器对驱动轮进行差速，当车子在拐弯时，系统增加外侧车轮的动力，同时减少内侧车轮的动力，让车子能更快速更稳定的过弯。同时要是想车尾更灵活的，也可以通过系统自己调整车轮轮上电机的输出。

图：图中这款是米其林于2004年推出的路上电机单元组，名为Active Wheel，米其林这款轮上电机技术比起一般的要来得相对复杂，在轮圈里还额外继承了电控主动式避震，米其林这样的做法原因很好懂。就是为了抵消轮上电机组的重量，对轮圈过坑洞时造成太大的负担。但是这样的做法对车辆的簧下质量特别不友好，本来轮上电机组就重，加上电控主动避震之后就更重了。

轮上电机技术离我们非常近，日常我们所使用的“电鸡”就是轮上电机。只不过“电鸡”上的电机为开放式，也就是电机和刹车碟、刹车卡钳都是直接与空气接触，所以在散热这方面就无需太过担心。但四轮车用的就不一样了，两者虽然在概念上大体相同，但是车用的轮上电机组是安装在轮圈内侧的。这样的话散热就会是一个很大的问题，电机驱动车辆会产生热能，加上刹车时同样会产生热能，这样的话刹车和电机所产生的热能就会非常夸张。如果散热跟不上，对电机的效能以及刹车热衰减都有着非常大的影响。

另外，使用成本也是一方面的因素，使用一般电机通过传动半轴就可以同时驱动两个车轮，但轮上电机不可能安装传动半轴，所以要同时驱动前轴或者后轴的两个车轮就需要用到两个轮上电机，如果是四驱车型的话则是需要四个。

基于以上的种种原因，车用的轮上电机技术迟迟都没有做到真正量产，虽然如今的路上电机技术已经相当成熟了，例如这家来自欧洲的轮上电机制造商Elaphe Propulsion Technologies，该公司于2006年成立，从创立之初开始就一直在研发车用的轮上电机技术。除了私人公司之外，也有不少车企开始研发轮上电机技术，例如本田就在2005年推出了一台名为FCX的概念车款，该车款便是搭载了轮上电机技术。

图：包括日产也在2016年，推出了一台名为Blade Glider的概念车款，该车款便是搭载了日产自研的轮上电机技术。

不过就连电动车最顶级的Formula E赛车都还为使用轮上电机技术，可见该技术要用在车上还是有不少技术难点要攻克的。加上现在全球的大趋势下，电动车充其量其实也只是一个过渡阶段的产品，如今已经没有许多车企依旧投入大额资金来研发轮上电机技术了。