如果一辆车的四个轮子分别由四个电动机驱动，那是不是就不需要差速锁了？

轮毂电机可以满足最高越野需求·基于成本限制暂时还未普及

内容概述：

1. 差速器与差速锁的概念
2. 轮毂电机与差速锁的关系
3. 轮毂电机应用的车型特点

提到越野车总会联想到「差速锁」，越野能力最强的全时四驱车需要前中后三把锁，分时四驱车前后两把锁即可达到相同的标准——什么是差速锁，差速为什么要锁呢？解析这个问题首先需要了解什么是差速器，这是保证汽车转弯的基础，也是轮毂电机暂时没有大范围普及的因素之一。

汽车四个车轮的转弯半径各不相同，但是车轮的周长是相同的。如果车轮以相同的转速运转，是不是固定时间内行驶的距离也相同？然而转弯半径并不相同，半径的不同决定了圆周长也不同，汽车转弯就像是用车轮画圆。

那么是个车轮以相同转速行驶则无法转弯，因其行驶的距离（划出的圆周长）相同，这就很矛盾了。如果想要转弯则需要在转弯过程中使四个车轮以不同的转速行驶，说白了就是差速运转，实现差速的基础则是使用「差速器」。

【差速器】是连接两侧车轮半轴的传动结构，变速箱输出的动力并不是直接到车轮，而是通过差速器往两车输出。而差速器的齿轮与两车车轮与半轴的运转阻力为「相互作用力」，阻力大则克服的动力多，动力会被推到另一侧的半轴与车轮上，这就能实现差速了。

• 滚阻大的车轮·获得动力少则转速低
• 滚阻小的车轮·获得动力多则转速高

这是通过最基础的物理现象实现的差速，虽然原始但却能非常的稳定，只是不利于越野而已。

原因为在越野时很容易出现一侧车轮摩擦力低（滚阻小），另一侧车轮摩擦力大（滚阻大）的情况；此时有摩擦力的车轮无法获得动力，车辆也就无法脱困了。

想要越野就得用差速锁把开放式差速器的差速功能“锁上”，使得两侧车轮以50:50的固定比例获得动力分配，这是保证越野的基础。

然而这套结构是不是有些过于复杂了，而且为什么要用复杂的分动系统？其实原因很简单，也就是燃油汽车只能状态一台发动机，因其体积大油耗高；发动机或在前或在后或在中间，但动力输出端只能朝向一个方向，所以需要分动箱来实现前后桥的同步驱动，但是电机就不需要这么复杂了。

假设四个车轮用四个发动机同时驱动，而且能做到低能耗和高性能，这种驱动系统是不是比燃油汽车通过分动系统实现的四驱更可靠呢？答案显然是肯定的，重点不仅是可靠性更高的问题，而是不需要差速器也不需要差速锁。

电控系统控能够控制四个车轮以不同的转速运转，这就满足了正常行驶转弯的需求；在越野时既能做到每个车轮按照需要的动力驱动车辆脱困，同时还能进行差速以实现转弯，而不是像燃油汽车差速锁锁止后依靠强制导向滑动切弯，越野的可靠性会更高，但是这种技术为什么目前还没有普及呢？

原因有二：

1. 电控系统可靠性
2. 簧下质量

差速器依靠的是最原始的物理现象实现差速，物理法则没有改变则不会出现问题；而电控系统毕竟是有概率出现故障的，假设在高速行驶中无法进行差速了，车辆强制转弯的瞬间的状态基本就是翻车。

所以这种技术目前只有极少数美系品牌的新势力汽车使用，不过也都是些名不见经传的杂牌；其次则是以商用车型为主，这些车辆多为后轮驱动。两驱的轮毂电机控制系统要简单得多，概念就像是「履带式转向系统」，也就是不通过方向盘和差速器来转弯，而是通过手柄（电控系统）以车轮差速来进行转弯。

「簧下质量」是乘用车型需要考虑的问题，所谓的轮毂电机是将定子转子减速器集成到轮毂里，显然这种轮毂会挺重。轮毂与轮胎组合后是由悬架结构的连杆摇臂负责支撑，有螺旋弹簧和减振器来控制起伏路面上下跳动的行程。

车轮总成的质量过大则会在起伏时有较大程度的跳动，车轮的跳动行程难以控制则操控感会变差；所以轮毂电机还没有得到乘用车企的青睐，未来是否能被越野车应用也还不好预测，不过军用车型倒是很有可能普及，因为商用与特种车型已经普及很多。

图1：电动车轮毂电机

图2：汽车轮毂电机

回顾：1900年轮毂电机就已经装车使用，其实这不是个什么特别先进的技术；要知道电动车的后轮电机都是轮毂电机，可以说这种电机是遍地可见！——同时矿山运输车也使用了这种几乎超半个世纪，使用的原因是电机有起步瞬间即可爆发最大扭矩的优势，柴油机都做不到这么高的水平；而且电机转化动能过程中的损耗可以低至个位数，这也不是内燃机可以相提并论的。

所以未来的特种车辆应当会先行使用轮毂电机技术，目前也有轮式步战车使用轮毂电机的说法；用这种技术可以实现真正的坦克调头，在不考虑铺装路面操控的前提下，不论4×4还是8×8——轮毂电机加增程器都会是个梦幻组合。

图1：轮毂电机老爷车

图2：猜想

编辑：天和Auto-汽车科学岛

天和MCN授权发布

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如果一辆车的四个轮子分别由四个电动机驱动，那是不是就不需要差速锁了？

在回答这个问题之前，首先要说明一下“轮毂电机”，“轮毂电机”说白了就是将车子的“动力系统、传动系统、刹车系统”集成到一起而设计出来的电机。假如一辆车子的4个车轮都采用了独立的轮毂电机，我们可以想象到的是，省掉了变速箱、省掉了传动系统、省掉了差速锁、甚至连在铺装路面上行驶最重要工具“差速器”都可以省掉，大量的机械部分被省略掉，车子的重量可以大幅度的降低。连“差速器”都可以省略，更没必要用这个“差速锁”了。朋友们应该都清楚“差速锁”是干什么的吧？比如后桥“差速锁”就是用来锁止后轮的“差速器”的，而为什么要锁止“差速器”？那是因为当我们的越野车的一个车轮被陷住、卡死，而另一侧的车轮在“差速器”的作用下继续正常旋转，打滑。这样，被困住的车轮继续被卡死，另一侧车轮在差速器的作用下不停的打滑，这种情况下我们的车子自然也就无法脱困。为了使扭矩可以传递到那个“陷住”的车轮上，就必须有差速锁，它可以将两个半轴进行钢性连接，使其成为一个整体，这样两侧的车轮都可以得到相同的动力，使车辆可以摆脱困境。所以说“差速锁”的存在是为了让被陷入的“车轮”脱困，而被陷入的车轮在“差速锁”锁止“差速器”之前是没有“动力”的。而上文中也提到了，如果这辆车4个轮子上都装有独立的“轮毂电机”，那么这4个车轮都具有独立的动力，那么就不存在“被困”车轮无动力的问题，更何况连“差速器”都没有，要“差速锁”有什么用？锁谁呀？

看到这段引用，朋友们就可以更加清晰的了解轮毂电机了，由于每一个车轮都可以独立运动，所以没必要配备“差速器”，“差速器”的作用在于同步车子过弯时的“左右侧”车轮运行的“距离差”，外侧距离大、内侧距离小，没“差速器”，能把轴拧折。而如题主所问，4个车轮各有一个“轮毂电机”，4个电机保证了4个车轮都可以独立运动，“差速器”就没必要存在了，没了“差速器”，“差速锁”也没必要存在了，前提是这辆车的动力系统仅仅是靠这4个轮毂电机，而没有传统的内燃机动力系统。

如果一辆车的四个轮子分别由四个电动机驱动，那是不是就不需要差速锁了？

核心关键词“转矩矢量化”。如果使用4台电机分别控制每个轮来同时驱动，在控制上难度非常大，但是差数锁确实是可以省略了。举个很简单的例子，假如：车辆在左转弯时，需要右面两侧轮胎的驱动速度要高于左侧两排的驱动速度，否则很难转弯。但是在普通的差数锁四轮驱动中，一边的轮胎旋转可以导致另一侧的轮胎反方向旋转，完美的解决了“转矩矢量化”的问题。不过，汽车不断在发展，保时捷、奥迪、日本三菱等汽车制造商已经有了解决方案。

保时捷宣布，带有“ 4台电动机”的电动跨界车的测试已进入最后阶段。目前，保时捷的纯电动系统是“ 2台电动机（或单台电动机）”，也就是Taycan（平台为“ J1”）所采用。在该系统中，前后排列的一台电动机通过分配来实现转矩矢量化。扭矩“左右轮”中的每一个都将不再需要，如果“能够有一个四轮的是一个独立的电动机”，那么纯属“ PHEV” 918 Spider在电气方面，正面具有两个独立的电动机，可实现左右扭矩分配。

但是要控制四个电动机并不容易，保时捷表示，“一个发动机取代四个电动机”毕竟“与拥有四个发动机和四个加速器相同”。而且要建立一个控制系统来适当地控制四个加速踏板以使“一个加速踏板就足够”是非常困难的。事实上，即使是具有非常简单结构的电动折叠门镜也不会“在左右完全相同的时机”关闭或打开，因此“完全同步四个车轮（电动机）”不是普通的技术可以做到的。

假如这项技术可以在汽车上普及，那将来的四驱系统更简单，汽车提速时间也大大提高，并且可以省略很多的硬件，重量也减轻。

如果一辆车的四个轮子分别由四个电动机驱动，那是不是就不需要差速锁了？

巧了，这就是我研究生时候做的方向。四个车轮转速转矩独立可控优势明显，可以低成本实现车辆的EABS、ASR、VSC等车辆动力学控制功能，能以接近于0的转弯半径实现掉头。不需要机械式差速器，取而代之的是电子差速控制，也是未来汽车的发展方向之一。难点在于车辆速度和转向角度实时准确检测，以及控制算法的简单有效性。

如果一辆车的四个轮子分别由四个电动机驱动，那是不是就不需要差速锁了？

可以，就像大疆无人机，但是你知道会有多危险和不可靠，大疆做的再好也有炸鸡的时候，超过计算机的控制能力和物理极限就炸鸡了

你汽车准许炸车吗，还是传统的差速器成本最低，最可靠

如果一辆车的四个轮子分别由四个电动机驱动，那是不是就不需要差速锁了？

理论上来说，四轮独立驱动（电动）是可以解决配备传统差速器的汽车在低附路面上的动力损失问题，但是对于四轮独立驱动，存在以下几个问题：

1.四个电机转速匹配控制难度较大（差速器为机械调节）

2.四套电驱系统成本高、重量大

3.如果使用轮毂电机，会极大增加非簧载质量，降低操控性与舒适性。