在某知識(shí)分享平臺(tái)上，有人曾提出過(guò)這樣一個(gè)問(wèn)題：
不管是燃料電池還是什么其他的方式，最終轉(zhuǎn)換為電力來(lái)驅(qū)動(dòng)是未來(lái)汽車的發(fā)展方向。可是看介紹，現(xiàn)在以特斯拉為代表的純電動(dòng)汽車，都只是將引擎替換為電機(jī)，依然使用齒輪變速箱進(jìn)行動(dòng)力傳遞。那么，為何不采用四個(gè)同步或步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)4個(gè)車輪？ 這樣直接省略掉齒輪箱和離合器，然后由車載電腦精確控制四個(gè)輪子的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，比什么適時(shí)四驅(qū)，雙離合什么的不是強(qiáng)太多了？
是呀，為什么呢？
問(wèn)題下面回答者給出的回答參差不齊，通過(guò)篩選、編輯、整合，小編整理出來(lái)如下內(nèi)容，算是為這個(gè)問(wèn)題提供一個(gè)稍微正規(guī)全面的答案。
問(wèn)題中所提出的這種采用四個(gè)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)4個(gè)車輪電動(dòng)的汽車叫獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車或者分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車，由輪轂電機(jī)或者輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 輪邊電機(jī)和輪轂電機(jī)都是直驅(qū)的，但是最大的區(qū)別就是輪轂電機(jī)的集成度要比輪邊電機(jī)高很多。輪轂電機(jī)可以把電機(jī)、制動(dòng)器甚至主動(dòng)懸架集成到輪轂很小的空間內(nèi)，很顯然可以節(jié)省相當(dāng)大的空間，輪邊電機(jī)相當(dāng)于把一個(gè)普通的交流或者直流電機(jī)插到輪轂里，比較笨重。
米其林輪轂電機(jī)
輪邊電機(jī)
一般市面上的輪轂/輪邊電機(jī)都是無(wú)刷直流電機(jī)，一般2kw的也就1000塊錢左右，但是如果要保證控制精度和響應(yīng)時(shí)間的話，就要用永磁同步電機(jī)，價(jià)格一下飆升好幾倍，基本都上萬(wàn)。
言歸正傳，其實(shí)，這種輪轂/輪邊電機(jī)直驅(qū)的電動(dòng)汽車，早在上個(gè)世紀(jì)初就有人搞過(guò)了，這家公司的名字叫保時(shí)捷。
前輪驅(qū)動(dòng)的車輛
自此大概九十年后，日本也開(kāi)始從事這方面的研究，包括豐田、三菱等汽車公司和慶應(yīng)大學(xué)、東京大學(xué)、東京農(nóng)工大學(xué)、橫濱國(guó)立大學(xué)等高校。
豐田的輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車
慶應(yīng)大學(xué)創(chuàng)造出來(lái)的汽車ELIICA，已經(jīng)不滿足于四輪驅(qū)動(dòng)了，直接改八輪驅(qū)動(dòng)，在意大利的賽道測(cè)試時(shí)，最高速度達(dá)到370km/h。
ELIICA
歐美也有不少企業(yè)和高校也在搞這個(gè)東西，如下面這輛：
國(guó)內(nèi)很多高校也有研究，最有名的就是同濟(jì)大學(xué)的春暉三號(hào)，就是下面這輛：
既然這么多企業(yè)和高校都在搞這種電動(dòng)汽車，那么又是為什么沒(méi)看到有人投放市場(chǎng)呢？
事實(shí)上我們需要先明確一個(gè)情況，那就是現(xiàn)在已經(jīng)有一些汽車公司已經(jīng)推出了雙輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)客車（注意，是客車）， 比如比亞迪K9，已經(jīng)在西安的大街小巷跑了。但是，這僅僅是客車的推廣，四輪驅(qū)動(dòng)或者是小型汽車都沒(méi)有投放市場(chǎng)。
接下來(lái)讓我們從技術(shù)的角度來(lái)看看這個(gè)問(wèn)題。
先舉一個(gè)小例子。假設(shè)一個(gè)人的體力可以搬動(dòng)180Kg的東西。那么現(xiàn)在有一塊180Kg的石塊，這個(gè)人要想移動(dòng)它，他可以用盡全身力氣，很吃力的搬動(dòng)；再者，他可以用一根杠桿很輕松的撬動(dòng)石頭。
現(xiàn)在開(kāi)始切入正題。
一般汽車的車輪的受力和力矩的情況如下圖所示：
（1）根據(jù)P=f·v（P為電動(dòng)機(jī)功率，f為汽車驅(qū)動(dòng)力，v為汽車速度）可以知道，當(dāng)汽車的功率即電動(dòng)機(jī)的功率一定的情況下，在汽車起步的時(shí)候，汽車速度v很小，所以此時(shí)的汽車驅(qū)動(dòng)力f很大；
（2）根據(jù)M=f·R可以知道，車輪半徑R是一定的，汽車起步時(shí)f很大，所以此時(shí)的轉(zhuǎn)矩很大；
（3）根據(jù)M=（9549·P）/n，其中n為車輪轉(zhuǎn)速，功率P一定，轉(zhuǎn)矩M很大，在此種情況下，汽車要想順利起步，則需要轉(zhuǎn)速n非常小才行。
以上三步說(shuō)明了汽車要想順利起步，車輪需要很小的轉(zhuǎn)速才行，而如果按題主所假設(shè)，將電動(dòng)機(jī)直接裝在驅(qū)動(dòng)輪上，在此種情況下，不考慮對(duì)電動(dòng)機(jī)的損壞大小的同時(shí)，理論上在電動(dòng)機(jī)功率P符合要求的情況下，只要轉(zhuǎn)速非常小就可以使得汽車起步。 但是，這時(shí)就像是在剛開(kāi)始時(shí)候舉得例子，一個(gè)人用盡全身力氣去搬動(dòng)180kg的石頭。但是，如何就像是一個(gè)人使用杠桿去撬動(dòng)180kg的石頭呢？當(dāng)然是電動(dòng)機(jī)不直接裝在車輪上，而是裝在原來(lái)的位置，動(dòng)力需要經(jīng)過(guò)變速器傳到驅(qū)動(dòng)輪上。
（4）變速器的主要作用就是改變發(fā)動(dòng)機(jī)（該題目下為電動(dòng)機(jī)）到驅(qū)動(dòng)輪傳動(dòng)比的轉(zhuǎn)換，而傳動(dòng)比的大小直接影響到車輪轉(zhuǎn)速的快慢。我們知道傳動(dòng)比i=n1/n,其中n1為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，n為車輪轉(zhuǎn)速，變形得到n=n1/i，此時(shí)要使得n非常小，在n1一定的情況下，可以增大傳動(dòng)比i。傳動(dòng)比的大小的調(diào)節(jié)主要是根據(jù)變速器不同齒數(shù)的齒輪嚙合實(shí)現(xiàn)的。
所以在這種情況下，汽車在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一定，即功率不改變的情況下，可以通過(guò)使用變速器改變傳動(dòng)比的大小，而順利的起步，可想而知，這樣起步對(duì)電動(dòng)的損壞也比較小。
大部分汽車的車輪是固定在汽車的車橋上，而不是車架上，車橋又與車架相連。可謂是車橋起到承上啟下的作用，上支撐車架，下固定車輪。如果，讓電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輪，也就是電動(dòng)機(jī)直接與車輪相連接，這時(shí)候，車橋就沒(méi)法在安裝。
在這種情況下，電動(dòng)機(jī)在作為動(dòng)力的同時(shí)，不得不兼起到車橋的作用，其上，固定著車輪，鏈接著車架，此時(shí)的電動(dòng)機(jī)必然承受很大的彎矩M1=F·l（為容易理解，處理方便，該處暫時(shí)不考慮電動(dòng)機(jī)與車架之間的受力關(guān)系，將彎矩按照力矩來(lái)處理），在不考慮安裝難度的情況下，要想滿足使用要求，電動(dòng)機(jī)的的機(jī)身和軸的剛度必須足夠大，這就要求電動(dòng)機(jī)的尺寸較大。
汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)候，內(nèi)外側(cè)的車輪轉(zhuǎn)速是不一樣的，這就要求汽車必須有差速裝置，以滿足汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)不同車輪的不同轉(zhuǎn)速要求。如果，將電動(dòng)機(jī)直接裝在驅(qū)動(dòng)輪上，那么汽車在轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，就需要車載電腦控制不同驅(qū)動(dòng)輪上的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速差精確才可以。
但是，在一些特殊的行駛路面上，即使是車載電腦準(zhǔn)確的控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速形成車輪間的轉(zhuǎn)速差還是不能夠使得汽車有良好的通過(guò)性。這種情況即在汽車的一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪在很滑的路面上，另一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪在一般的路面上，這時(shí)兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力是不一樣的，甚至有些情況下，處在很滑的路面上的車輪在瘋狂的空轉(zhuǎn)，而另一側(cè)的車輪卻一點(diǎn)不動(dòng)，導(dǎo)致汽車無(wú)法通過(guò)該種路徑。有的汽車上的差速器就解決了這種問(wèn)題，以“托森差速器”為例。裝有這種差速器的汽車在遇到上述的路面時(shí)，可以合理分配轉(zhuǎn)矩到兩側(cè)車輪，不至于出現(xiàn)一側(cè)車路飛轉(zhuǎn)，另一側(cè)車輪不轉(zhuǎn)的情況。若是用電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輪的話，兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪上的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩不易在協(xié)調(diào)的同時(shí)分配合理。
采用四個(gè)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)4個(gè)車輪電動(dòng)的獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車是由輪轂電機(jī)或者輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而目前輪轂電機(jī)或者輪邊電機(jī)的技術(shù)要直接應(yīng)用在車輪上還是不過(guò)關(guān)的。要想全面應(yīng)用，還需要進(jìn)一步的技術(shù)支持。
下面列出的是輪轂電機(jī)的幾條技術(shù)難點(diǎn)：
1、輪轂電機(jī)系統(tǒng)集驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)、承載等多種功能于一體，優(yōu)化設(shè)計(jì)難度大；
2、車輪內(nèi)部空間有限，對(duì)電機(jī)功率密度性能要求高，設(shè)計(jì)難度大；
3、電機(jī)與車輪集成導(dǎo)致非簧載質(zhì)量較大，惡化懸架隔振性能，影響不平路面行駛條件下的車輛操控性和安全性。同時(shí)，輪轂電機(jī)將承受很大的路面沖擊載荷，電機(jī)抗振要求苛刻；
4、車輛大負(fù)荷低速爬長(zhǎng)坡工況下容易出現(xiàn)冷卻不足導(dǎo)致的輪轂電機(jī)過(guò)熱燒毀問(wèn)題，電機(jī)的散熱和強(qiáng)制冷卻問(wèn)題需要重視；
5、車輪部位水和污物等容易集存，導(dǎo)致電機(jī)的腐蝕破壞，壽命可靠性受影響；
6、輪轂電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)可能會(huì)引起汽車輪胎、懸架以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的振動(dòng)和噪聲。
美國(guó)EDI公司老總曾說(shuō)，他從上世紀(jì)八十年代初就開(kāi)始搞插電式混合動(dòng)力汽車，三十年后，這種汽車才有機(jī)會(huì)投放到市場(chǎng)，原因很簡(jiǎn)單，就是省油，污染少，環(huán)境友好。同樣，在這個(gè)集中驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車大行其道的時(shí)代，如果分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車完成了技術(shù)積累，而且遇到了一個(gè)很好的市場(chǎng)契機(jī)，投放市場(chǎng)并非不可能。
