新的車輪電機系統通過增加一個完整的驅動系統來改變每個電動汽車車輪的輪轂，為其相關的輪胎提供扭矩。(圖1)。還包括這些車輪電機系統的制動部件和電機驅動電子.道路測試將顯示車輪電機系統的性能和耐久性，這將最終影響電動汽車的性能。

(圖1)

1.在舷外安裝馬達，在底盤上為乘客或貨物創造額外的空間。

目前，車輪電機在幾個方面都可以提供優勢.傳統的車輛通過減慢車輪的旋轉速度來做到牽引力和穩定性控制等功能。但這種方法反應緩慢，僅限於施加延遲力。要解開打滑輪胎，最好是施加一些驅動力矩。有了車輪馬達，你就能做到。你可以在毫秒內提供精確控制的制動或馬達扭矩。從而大大提高了牽引力和穩定性控制，縮短了停車距離，提高了行車的安全性和安全性。

車輪馬達也允許轉矩矢量-將不同的扭矩應用於不同的車輪，可顯著改善操作。在一輛有車輪電機系統的汽車中，這種硬件能力基本上是免費的，只需要正確的軟件。其結果可能是一輛車輛，而不是街角，就像在鐵軌上一樣；它既能在城市交通中感到靈活，又能在高速下保持穩定。

車輪內演化

事實上，基本的車輪電機技術可以追溯到19世紀末，當時維也納的費迪南德保時捷和芝加哥的約瑟夫萊德溫卡和弗雷德紐曼在一輛無馬車的每個車輪上都安裝了一台電動機，以提供簡單、高效和可控的動力。(圖2)。他們的基本設計並不像目前的輪式電機技術那樣複雜。

(圖2)

2.展示的是20世紀的Lohner-Porsche Semper Vivus的一個重建版本，它的兩個車輪電機在前面。

今天的技術開發人員，比如蛋白電，聲稱他們已經或即將克服使用這些發動機的挑戰：成本、額外的質量和道路衝擊。電機控制軟件也是一個關鍵的設計挑戰.它必須根據車輛的狀況和駕駛員的命令，在每一時刻對每台電機的扭矩要求作出決定。

在正常情況下，運行兩台電機而不是一台電機是很簡單的。但是，如果一個電機發生故障，控制器需要防止危險的不對稱發展，這將導致車輛以無法控制的方式被拉到一邊。

ProanElectric對這一安全問題的反應是包括兩個完全獨立的系統，它們可以檢測故障並平衡兩個或多個電機的轉矩。車輛必須滿足ISO 26262一個安全標準，要求證明危險的技術故障是非常不可能的。這是一個極難達到的標準，但Protean相信其發動機將支持汽車製造商遵守這些要求。

Proan的馬達適合於車輛的車輪，因此它們可以作為不需要變速箱、差速器或傳動軸的驅動系統的一部分使用。這創造了一種節能的驅動系統，潛在地節省了成本，減輕了重量，並釋放了在車上的空間，這是以前專門用於驅動系統組件的。根據ProteanElectric的說法，根據混合動力汽車或插入式混合動力汽車的電池大小和驅動周期，它的車輪電機可以將燃油經濟性提高30%以上。它還能夠通過對每個車輪施加最佳水平的單個扭矩來做到扭矩矢量，以提高車輛的安全性和操縱性。

車輪電機仍有兩大挑戰需要克服：

減少無彈簧質量，因為發動機的重量將在每個動力輪。

防止道路衝擊和熱制動，因為車輪電機接近車輪。

與無彈簧質量的爭論

在車輪上的馬達增加了非彈簧的重量，這是操縱的敵人.每次汽車撞上一個顛簸，一個坑坑窪窪，或者一個減速點，所有的重量都必須從一個方向開始，然後當它所連接的彈簧達到行駛極限時，它就會朝相反的方向移動。

沒有彈簧的質量是汽車懸掛系統和道路之間的一切。在常規車輛中，這包括剎車、軸承、車輪、恒速接頭(驅動軸末端的裝置使它們以一個角度傳遞動力)和輪胎。保持未打開的質量最小是一件好事。減少它改善了司機和乘客的乘坐質量，並使懸掛更容易保持輪胎與道路的聯繫。

為了對付未出生的Maas，Protean去了英國。蓮花工程，一位公認的駕乘和操縱專家，並要求其工程師客觀地調查非彈簧質量對車輛操縱的影響。蓮花在福特Focus的四個輪子上增加了多達30公斤的重量，並用儀器測量了汽車的振動和運動。

它的工作得到了計算機模擬的支持，以便更深入地了解在車輪上增加靜態質量和旋轉質量的影響。此外，受過訓練的司機進行標準化評估，以提供關於增加的質量如何影響乘坐和處理的補充信息。

Lotus發現，雖然經過訓練的司機注意到了未彈起的質量的增加所帶來的影響，但實際上並沒有那麼大的影響。增加的質量使汽車感覺好像它的懸掛和轉向還沒有經歷通常的調整活動，這是汽車發展的一個標準部分。

蓮花工程師能夠通過使用稍微多一點的懸浮阻尼來消除附加的非彈簧質量的影響。更重要的是，他們發現，當這些未成形的質量來自與車輪相連的實際馬達時，汽車每一側獨立供電的能力極大地改善了汽車的操縱能力。

蛋白質驅動

Proan最新的車輪電機系統，稱為ProteanDrive，是一個完整的車輪驅動系統.沒有齒輪或變速器。相反，電機的轉子直接連接到輪轂，將轉矩從電機傳遞到車輪。這有助於最大限度地提高效率和緊湊性。(圖3).

(圖3)

3.蛋白質電動pd 18適合18英寸。(46公分)輪緣。該馬達可產生高達75千瓦，或略高於100馬力，為每個動力輪。

Pd 18，蛋白質的旗艦產品，被設計成一個直徑為18英寸(約46公分)的輪輞。Pd 18重36公斤(79磅)，能提供1250牛頓米(Nm)或922英尺重的扭矩和75千瓦的動力。這意味著他們中的兩個人可以提供高達2500 Nm的扭矩和150千瓦的電力。

考慮到典型的內燃汽車發動機只能產生幾百牛頓米，這似乎是一個異常大的扭矩。但是，在傳統汽車中，發動機扭矩乘以發動機與車輪之間的齒輪比。在第一檔，可能是10這樣的數字；在高齒輪時，乘法器會更低。因此，一對Pd18s可以與普通轎車提供的典型水平的車輪扭矩相匹配。

在蛋白質驅動器的核心是一台永磁同步電動機和一套緊密集成的電子設備。電子設備將精確控制的電流送入電機的繞組，產生與轉子上的稀土永磁體相互作用的磁場。因此，每一輪電機都能在一毫秒內提供所需的扭矩。

整個電機封裝內的電子電路與電機共享冷卻，電機的繞組可攜帶高達90A，因此它們會消散餘熱。這種熱量，連同電子產品的熱量，是通過馬達外殼中的冷卻劑通道流動的水來帶走的。冷卻劑與電子元件和電機繞組都有良好的熱接觸。這些繞組封裝在保護環氧樹脂，這有助於傳導熱量。電機和驅動電子設備的緊密集成使一個非常小的電機能夠產生很大的功率。

軟件運行在由現場可編程門陣列支持的微處理器上，每秒可對繞組施加何種電壓做出16000個決定。它們基於傳感器的測量，這些傳感器提供了電機的電氣和熱狀況，以及它的位置和速度的信息。該軟件確保電流通過電機是完全正確的平穩，安靜的運行。

由於電機不需要傳輸或差動或恒速(CV)連接與車輪連接，它失去的摩擦能量要少得多。因此，它可以使用較小的電池提供相同的範圍，從而大大節省。該公司還承諾將降低經營成本，因為任何不得不更換破舊的簡歷靴的車主都會讚賞這一點。

為了做到這一切，Protean必須克服幾個技術挑戰。一個是逆變器的小型化和集成化。大多數用於車輛應用的逆變器都是大鞋盒大小的。Proan的版本被包裝在不到一半的空間里，這樣它就可以整齊地裝在電機後面。通過以這種方式包裝東西，每台電機只需要兩根直流電纜。如果逆變器安裝在其他地方，它將需要發送多達6根電纜交流。

Proan的電機配置在外面的轉子上。這使得定子和轉子之間的間隙(磁力是在其中發展的)在最大的半徑可用，從而創造盡可能多的扭矩範圍內的車輪輪輞。這樣一種方法可以使電機產生足夠的扭矩而不需要齒輪傳動，這樣會降低效率並產生噪音。

環境效應

車輪系統必須承受車輪在車輛使用期間可能經歷的各種環境條件，例如衝擊、振動、水和巖石。當駕駛員要求車輛供電時，電子設備很快就會變熱，然後冷卻下來；這種反復的熱循環會導致部件過早退化。

Proan使用特殊的鑽機來測試電子設備和找出弱點。工程團隊現在有了他們認為是非常健壯的設計，一個將持續到車輛使用壽命的設計。公司將壽命定義為300，000公里，15年，8，000小時-這是這個要求很高的行業的普遍期望。

無論這種技術多麼獨特，其成本都可能令人望而卻步。Proan比較了一個典型的電動傳動系統的成本，一個有變速箱，馬達，差速器和驅動軸，和兩個內輪馬達的成本。雖然兩台電機比一台中央電機和傳動系統貴一些，但由於它的質量較低，並且在傳動過程中不受摩擦損失，所以它的效率更高。因此，在許多情況下，汽車製造商可以交付的車輛更快或更遠(或兩者都)，而成本不超過競爭模式。

另一個有關車輪電機的擔憂是它們的耐久性不足。把馬達放在輪子里，而不是在引擎蓋下面，意味著當汽車在崎嶇的道路上行駛時，它們會被撞壞。它們還會被水、沙子、礫石和我們定期驅趕的所有其他碎屑拋撒。這些條件可能會造成問題，但Protean的測試已經表明，可以設計出一種能夠承受衝擊的產品。

(圖4)

4.Proan電氣公司與LM工業公司的戰略合作夥伴關係將為該公司稱為「olli」的自主客運班車提供輪內馬達。

Proan與美國開源汽車設計師LM工業合作，為奧利提供車輪技術世界上第一個共同創造、自動駕駛、電動和認知的太空飛機。

費斯克軌道自主電梭將利用輪式電機技術改善內部空間。(圖5)車輪技術是變形電氣的技術.

(圖5)

5.在費斯克軌道上使用輪內電機，這是一種自動穿梭巴士。

競爭

斯洛文尼亞公司相思也在生產電動汽車的車輪技術。在中國的一條冰河上，在低於30°C(22°F)的溫度下進行了全電動輪式驅動試驗，證明冰上的牽引控制優於冰車。

德國公司阿貝格創造了一個電機的輪轂驅動，可以用於串行混合動力，電池和燃料電池商用車輛。

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