很多朋友在接触到新能源汽车的时候，心里都会冒出一个很自然的想法：电动机不像汽油发动机那么复杂，转起来就能跑，那为什么还要在电机和车轮之间加一个齿轮箱呢？
直接让电机带着车轮转，不是更简单、更直接吗？
这个想法听起来非常有道理，就像我们拧瓶盖一样，手直接作用在盖子上最省事。
然而，在汽车工程这个精密的世界里，看似最直接的路，往往藏着许多意想不到的挑战。
今天，咱们就用大白话，好好聊一聊电车驱动系统里的这门学问，看看工程师们为了让车子跑得又快又好又省电，都动了哪些脑筋。
要弄明白这个问题，我们得先了解一下电动机的“脾气”。
现在主流电动车上用的电机，大多是一种“高速型选手”，它们最喜欢在高转速下工作，比如每分钟转个一万多次，甚至更高。
在那个转速区间里，它们的工作效率最高，也就是最省电，而且性能也最稳定。
但是，汽车在路上跑，车轮的转速其实并不需要那么快。
就算你把车开到时速120公里，车轮一分钟也就转个1000多圈。
如果让一个习惯了每分钟转一万次的电机，去直接带动一个只需要转一千圈的轮子，会发生什么呢？
这就好比让一个短跑冠军去推一辆很重的车，他虽然浑身是劲，但因为速度没法发挥，力气也使不出来，憋得满脸通红，车子却动得很慢。
电机在低转速下工作时，输出的力气（专业上叫扭矩）并不大，而且效率非常低，大量的电能没有变成驱动力，而是变成了没用的热量，白白浪费掉了。
这时候，齿轮箱的作用就体现出来了。
它就像一个聪明的“翻译官”和“力量放大器”。
它接收到电机传来的高转速，通过内部不同大小的齿轮一顿操作，把它转换成车轮所需要的、转速更低但力量大得多的动力。
有了它，电机就可以一直在自己最舒服、最高效的“万转俱乐部”里快乐地工作，而车轮在起步、爬坡这些需要大力气的场合，也能获得足够的支持。
所以，目前市面上绝大多数电动车，都采用的是“电机+单速减速器（一个简化的齿轮箱）”的方案，这是一种技术成熟、成本可控、性能均衡的可靠选择。
但是，工程师们都是一群爱“折腾”的人，他们总在追求更完美、更极致的方案。
既然齿轮箱会带来一定的能量损失和结构复杂性，那我们能不能彻底把它扔掉，直接创造出一种既能在低速时力大无穷，又能在高速时风驰电掣的电机呢？
这个终极梦想，催生了两种非常前沿的技术路线，一种是激进的“轮毂电机”，另一种是相对折中的“轮边电机”。
我们先来看看这位“革命者”——轮毂电机。
它的想法非常直接，就是把驱动系统的心脏，也就是电机，直接塞进车轮的轮毂里面。
这样一来，传统的传动轴、差速器、减速箱这些中间环节全都被取消了。
它的好处是显而易见的。
首先，传动效率极高。
电能从电池出来，几乎是“零距离”地传递到车轮上，中间的机械损耗被降到了最低，理论上效率能达到95%以上，这意味着每一度电都能更充分地被利用，对提升续航里程有实实在在的好处。
其次，它为整车设计带来了巨大的自由度。
由于驱动部件都集成在了四个车轮上，车辆的底盘可以做得非常平整，设计师可以放下更大容量的电池包，或者把车内空间设计得更加宽敞、灵活。
更厉害的是它的控制能力，四个轮子由四个独立的电机驱动，电脑可以对每个车轮的动力进行精确到毫秒级的独立控制。
这意味着车辆可以实现一些过去不敢想象的动作，比如像坦克一样原地掉头，或者在高速过弯时，智能地增加外侧车轮的动力、减少内侧车轮的动力，让车子像吸在地面上一样稳健，极大地提升了操控极限和安全性。
在这一领域，我们国内的一些企业也展现出了强大的技术实力，通过技术引进和自主研发，正在不断追赶世界先进水平。
然而，这种看似完美的方案，却面临着几个非常棘手的现实难题。
其中最大的一个，叫做“簧下质量”。
这个词听起来很专业，其实很好理解。
我们可以把悬挂弹簧看作一个分界线，弹簧以上的部分，比如车身、座椅、乘客，叫“簧上质量”；弹簧以下的部分，包括车轮、刹车盘等，就是“簧下质量”。
你可以想象一下，你穿着一双很轻的跑鞋和一双绑着铁块的靴子跑步，哪个感觉更舒服、更灵活？
肯定是轻便的跑鞋。
簧下质量就相当于你脚上鞋子的重量，它越重，车轮在经过路面颠簸时，上下跳动的惯性就越大，悬挂系统就越难控制住它，传递到车身里的振动和冲击就越明显。
一个轮毂电机连同刹车系统，重量轻易就能达到三四十公斤，这等于给每个车轮都绑上了一个沉重的沙袋。
结果就是，车辆的行驶平顺性和舒适性会大打折扣，过个减速带可能就感觉“咣当”一下，车身都要散架似的，完全没有高级感。
此外，散热也是个大问题。
电机和刹车都是发热大户，把它们一起挤在空间狭小的轮毂里，就像把两个火炉关在一个小闷罐里，散热非常困难，一旦激烈驾驶，性能就可能因为过热而下降。
再加上车轮是全车工作环境最恶劣的地方，风吹日晒、泥水飞溅、磕磕碰碰都是家常便饭，这对电机的密封、防水、抗冲击能力都提出了极其苛刻的要求，直接导致其制造成本居高不下。
正因为轮毂电机面临的这些挑战，工程师们又想出了另一种相对温和的改良方案，就是“轮边电机”。
这种方案，可以看作是传统与未来之间的一个巧妙平衡。
它不再把电机硬塞进轮毂里，而是把它安装在靠近车轮的车架或者悬挂部件上，然后通过一个非常紧凑的小型减速器来驱动车轮。
这样做最大的好处，就是巧妙地解决了簧下质量过大的问题。
因为最重的电机部分被固定在了车身上，属于“簧上质量”，它不会随着车轮一起上下剧烈跳动，只有减速器的输出端和一小段传动轴算作簧下质量，大大减轻了悬挂系统的负担，从而保证了车辆的操控性和舒适性。
同时，电机从轮毂里“解放”出来，有了更大的空间，散热条件更好，日常的维修保养也变得更加方便和独立。
当然，有得就有失。
因为它依然保留了减速器这个环节，所以传动效率上会比轮毂电机略逊一筹，结构上也相对复杂一些。
总的来看，关于电驱系统要不要取消齿轮箱的这场技术探索，并不是一场简单的谁对谁错的争论，而是在不同需求和现实条件下的权衡与取舍。
轮毂电机代表着最理想化的未来，它追求极致的效率和操控，但目前在舒适性、可靠性和成本上还需克服重重难关。
而轮边电机则提供了一种更务实、更接近现实的分布式驱动方案。
对于我们普通消费者而言，现在市面上主流的中央电机配减速器的成熟方案，依然是兼顾性能、成本和可靠性的最佳选择。
而那些更前沿的技术，则像一颗颗埋下的种子，正在实验室和一些特种车辆上不断生根发芽，等待着材料科学、热管理技术等相关领域取得突破的那一天，或许在不远的将来，我们就能真正开上那种既安静平顺，又能灵活起舞的、由“直驱”电机驱动的未来之车。
全部评论 （0）